平衡对地表反照率的变化
众所周知,土地占地球表面的30%,只有50%的土地覆盖着植被(草地、森林、草原和农田),其余部分由沙漠(25 - 30%),大陆冰盖(11%)、苔原(6 - 9%),和湖泊、河流和沼泽(2 - 3%)。不同类型的土地表面具有不同的反射功率(反射率)和对太阳辐射有不同的反应。反照率,又取决于太阳的高度,植被类型、雪冰覆盖的性质和年龄和太阳辐射的波长。
云的反照率有明显影响地球表面。云不仅吸收太阳辐射散射,导致增加有效的天顶太阳高度角对于小(< 60°),和减少(> 60°),太阳的高度。太阳辐射波长的影响有相当大的影响的反照率的值植被。这是与这一事实有关叶绿素的吸收光谱波长集中在乐队从0.4到0.7点。在这个乐队植物反映少三倍比邻近的红外波段覆盖太阳辐射波长从0.7到4.0点。积雪和土壤之间的比例反照率值在表示乐队平均分别为0.5和2.0。
衰减的性质不同,两个光谱间隔几乎等于入射太阳辐射在上层大气边界决定了网络的时空变异性(积分谱)底层表面的反射率。具体来说,减少在冬季与夏季净反照率的发生是由于疲软的吸收和散射太阳辐射的增强间隔,而热带地区减少净反照率与情理之中相比在夏天当纬度的昼夜日晒本质上是独立的发生是由于太阳辐射的增强吸收水蒸气在红外波段。
我们还提到陷阱效应(反照率减少由于多次反射),这是由底层表面的起伏和植被的元素。所以,改变营养高度从0.2到10 m,它反照率从0.25减少到0.1;为苏格兰冷杉森林这种减少是松林的两倍。应该牢记,植被的反照率取决于环境的温度控制从植物和蒸发强度,因此,他们的颜色。也许是这些属性解释这一事实的反照率小于高纬度地区植被,在低纬度地区。
麻烦在冰和决心冰雪反照率不少于的植被。事实上,根据迪金森(1983)冰没有气泡和海水一样的反照率,正因为如此,冰反照率首先控制气泡的大小和分布。同样,积雪反照率是由冰晶的大小和分布在空气中。的反照率的雪也取决于它的年龄('snow老化的影响),非齐底层表面,当与高纬度地区和阴沉。
土壤和沙子表面反照率的变化范围内从黑暗的有机土壤的0.1至0.5的白沙,也取决于其组成粒子的大小、颜色(后者增加时,反照率降低)。但他们的聚合状态,土壤的水分的粗糙程度,,特别是吸收有机物的相对含量和矿物成分完全否决这一效应。反照率的确定参数的依赖可能是最出名的海面,净反照率的不同的值的太阳高度和程度的粗糙度变化从0.05到0.15(波)。此外,波浪的影响更多地体现减少太阳高度。
目前,两种方法测定表面反照率都得到了广泛的接受:卫星和库存的方法。第一个是基于多通道扫描辐射计的使用记录辐射场在不同光谱范围;第二个是基于数据的深入分析地面反照率的测量结果与考虑每一种底层表面的面积。两种方法的引入导致了全球地图的建筑表面反照率的结果不同,因为错误的分离有用信号从大气噪声(暗晦、水汽和气溶胶)在第一种情况下,估计的主观主义和太阳的高度,底层表面的粗糙度、土壤湿度和植被密度在第二种情况下。这导致相当分散的估计即使对纬向平均地表反照率的值通过不同作者:最大差异达0.3出现在高纬度地区,由于不同的处方的海冰面积,融化的水,,小丘。但即使在温带和低纬度地区之间的差异可用纬向平均地表反照率的估计可以达到0.06。很明显,当地特点的空间领域更可以不同。
现在我们直接关注讨论的数值实验的结果平衡反应的气候系统地表反照率的变化。这样做我们限制自己只介绍主要的事实。讨论这个问题是由三维模型的框架内恰尼et al .(1977),进行了三个实验。在第一个实验中大做文章地表的反照率是假定等于0.14;在该地区的沙漠在北半球是假定为0.35。在第二个实验中,固有的表面反射率值在沙漠被扩展到萨赫勒地区(南部外围的吗撒哈拉沙漠),Rajputan(印度)和西部的大草原(美国)模仿沙漠化的进程。最后,在第三个实验中实现类似的反照率的变化在其他三个区域:非洲中部,该地区的孟加拉国和密西西比河流域,模仿的过程破坏植被。在所有情况下海洋表面温度和土壤水分被假定为常数。
最引人注目的这一系列数值试验的结果是这一事实,无论期望,增加六个地区的平均地表反照率检查领导不是减少而是增加底层表面吸收的太阳辐射。这最后一种情况是由于云下降,这是由于减少当地的蒸发和水平运输水蒸气从邻近地区。反过来,减少当地的蒸发是由向下长波辐射的衰减,因此,减少辐射平衡的价值和潜在的表面温度;和减少水蒸气的水平运输是由形成引起的循环细胞的季风类型,叠加在大规模的大气环流。
形成一个循环细胞的季风类型我们意味着以下。减少潜在的表面和表面的温度大气层导致大气压力和放大的向下的垂直运动的地区增加反照率如果这个地区的背景温度小于在邻近的地区或,否则,在向上垂直振动的衰减增加反照率的地区。相反的垂直运动强度的变化发生在邻近地区。这有利于强化云的形成的过程和冷凝。因此,水蒸气的水平运输的面积增加反照率降低。
因此,两位消息人士对该地区大气中水蒸气的蒸发增加反照率——当地和水平运输,减少一个反照率的增加有利于增强干旱的气候。raybet雷竞技最新这是沙漠self-amplification效应的本质,发现恰尼(1976)。增加复发的干旱荒漠草原地区的草场破坏作为上述表现。
进一步,由于横向温度对比确定循环在细胞的强度和方向的季风类型取决于位置和范围的面积增加反照率,然后,自然,改变当地蒸发之间的比例从底层表面和水平运输的变化大气中的水蒸气不仍然处处相等。所以,根据恰尼et al .(1977),在萨赫勒地区,Rajputan,和中非减少水蒸气占主导地位的水平运输减少当地蒸发;西部大草原正好相反;在密西西比河流域和孟加拉国当地蒸发减少甚至伴随着增加水蒸气的水平运输。
类似的数值实验的框架内三维环流模式是由卡森(1982)。在他的作品中,如恰尼的工作et al .(1977),海洋表面温度和土壤水分是固定的;作为回报,反照率从0.1改为0.3,不受限制的地区,但相反,在整个大陆表面无雪和冰。结果成立,到处都在发生的反照率的增加会导致减少蒸发,水蒸气和降水水平运输在大陆,和一些增加降水(由于海洋表面温度的修正,在某种程度上,蒸发)在海洋。
很明显,土壤湿度的恒定的假设地表反照率变化不满足现状。因此下一步必须拒绝。这一步是由波特切文et al .(1981)和(1979)。在首次提及工作区域模型作为基础;在第二、三维环流模型与一个固定的海面温度奠定了基础。在作品地表反照率的变化和当地规定:在第一个工作,反照率增加从0.16到0.35的区域面积9 x 106平方公里位于附近的20°N平行,其他两个地区,从0.07到0.16(每个区域7 x 106平方公里)在赤道附近,10°S平行;在第二个工作,反照率的实际分布在北非(从地中海到7.5°N平行),在美国西部大草原取代一个恒定的值为0.45。
提供的数据分析波特et al .(1981)指出,增加反照率附近的20°N并行确定当地减少吸收太阳能辐射、温度潜在的表面,蒸发和降水。但是事情并没有就此结束。也会使经向温度梯度的增加,增强蒸发在北方哈得来环流圈和它的位移。后者导致大气中温度和水分含量下降,和,因此,减少子午明智的和潜热运输到极点,进而涉及到海冰面积的增加和温度进一步下降,北半球的大气中的水分含量。在南半球的变化气候特点转变成为明显的南哈德利细胞及其相关的云下降,增加吸收太阳辐射和下垫面和大气的温度上升30°附近的平行。由于温度和含水率的甚至南半球增加一点。全球表面空气温度下降相当于0.2°C;全球大气含水量下降等于0.04克/公斤。
数值实验由谢尔文(1979)确认恰尼等£j /。(1977)的结论是,有一个垂直运动和速度的变化降低温度潜在的表面和降水在该地区地表反照率的增加。根据切文(1979),在北非向上垂直运动的速度降低到2毫米/秒;底层表面的温度降低到2°C;降水减少到5毫米/天,和土壤含水量降低到5厘米(土壤水分能力等于15厘米)。同时,南部地区的检查(12.5°之间的区域和7.5°N相似之处)
底层表面的温度不下降而上升了0.5°C。换句话说,在这里,而不是之间的负相关反照率和温度底层表面的正相关。表明这种变化的原因是抑制蒸发的影响由于土壤含水量急剧减少。
但是上面讨论的气候变化特点是固有的只在局部地区增加反照率。在邻近的地区,他们有一个相反的迹象。结果事实证明,地球作为一个整体,底层表面的温度变化和表面的大气层仅-0.25°C。这估计温度下降接近通过波特et al。(1981)。但它应该记住,上述估计对应于当地土地反照率,增加和波特的估计et al .(1981)符合全球土地反照率的增加。
它不仅仅是机会,我们关注的近似特征可用的估计。我们强调,这些不一定要互相配合,如果没有其他原因模型和相应的稳定状态之间的差异。然后会更好,而不是全面的三维模型,使用简单的热力学模型描述经向热传输海洋中明确吗?事实上,这样的问题并不是毫无根据的证明,数值实验的结果得到的框架内的0.5维季节性模型大气系统(见5.5节),增加大做文章地表的反照率从0.19到0.25。
从数值实验结果反照率的增加会导致减少在底层表面吸收太阳辐射,以及降低地表温度,蒸发、降水和径流。相应的含水率和氛围热释放由于水蒸气相变。减少地表的温度和大气中的热量来源是伴随着空气温度下降,因此,向下长波辐射的削弱。它会造成增加净长波辐射通量在底层表面但这通量减少由于向上长波的增加辐射通量。
减少净长波辐射通量和吸收太阳辐射在底层表面完全不会互相制衡:后者占主导地位。由于在底层表面净辐射通量的价值减少。潜热通量在底层表面的变化决定减少类似的方式传热的海洋向大气中寒冷的深海领域的形成,并从大气中增加传热到海洋在低纬度地区的温带地区。这些地区的热传输到寒冷的地区深水形成也减少。这是伴随而不是上升,相反,温度下降的UML在温带和低纬度地区的海洋。这最后一种情况是位移的结果向南部的北方和南方之间的边界框,导致海洋面积的减少在南部框(见5.5节)。
还应该指出,减少经向热传输的温带和低纬度海洋导致温度下降在寒冷的深海领域的形成,这反过来,热传输到弱化的结果极地海洋,海冰面积的增加,进一步增强反射率之间的正反馈的影响潜在的表面和表面空气温度。
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