Эффект Туми

редактировать

Следы кораблей можно увидеть как линии в этих облаках над Атлантическим океаном на восточном побережье США, что является примером эффекта Туми.

Эффект Туми описывает, как дополнительные ядра конденсации облаков (CCN), возможно, из-за антропогенного загрязнения, могут увеличить количество солнечной радиации, отражаемой облаками. Это косвенное воздействие (или радиационное воздействие ) таких частиц, в отличие от прямого воздействия (принуждение) из-за усиленного рассеяния или поглощения излучения такими частицами, не находящимися в облаках. Капли облаков обычно образуются на частицах аэрозоля, которые служат в качестве CCN. Увеличение количественной концентрации CCN может привести к образованию большего количества облачных капель, которые, в свою очередь, имеют меньший размер.

Увеличение числовой концентрации увеличивает оптическую толщину облака, что приводит к увеличению альбедо облака, в результате чего облака кажутся более белыми. На спутниковых снимках часто видны следы облаков или облака повышенной яркости за океанскими кораблями из-за этого эффекта. Уменьшение глобального среднего поглощения солнечной радиации из-за увеличения концентраций CCN оказывает охлаждающее влияние на климат; средняя глобальная величина этого эффекта за индустриальную эпоху оценивается в диапазоне от -0,3 до -1,8 Вт м ^-2.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Вывод
2 См. Также
3 ссылки
4 Библиография

Вывод

Предположим однородное облако, которое бесконечно простирается в горизонтальной плоскости, также предположим, что распределение частиц по размерам достигает пика около среднего значения. ${\ displaystyle {\ bar {r}}}$ $\ bar {r}$

Формула оптической толщины облака:

${\ Displaystyle \ тау = 2 \ пи ч {\ бар {r}} ^ {2} N}$ ${\ Displaystyle \ тау = 2 \ пи ч {\ бар {r}} ^ {2} N}$

Где - оптическая толщина, - это толщина облака, - это средний размер частиц, а - общая плотность частиц. ${\ Displaystyle \ тау}$ $\тау$ ${\ displaystyle h}$ $час$ ${\ displaystyle {\ bar {r}}}$ $\ bar {r}$ ${\ displaystyle N}$ $N$

Формула содержания жидкой воды в облаке:

${\ displaystyle LWC = {\ tfrac {4} {3}} \ pi {\ bar {r}} ^ {3} \ rho _ {L} hN}$ ${\ displaystyle LWC = {\ tfrac {4} {3}} \ pi {\ bar {r}} ^ {3} \ rho _ {L} hN}$

Где плотность воды. ${\ displaystyle \ rho _ {L}}$ $\ rho_L$

Принимая во внимание наши предположения, мы можем объединить их, чтобы получить это выражение:

${\ displaystyle \ tau = {\ tfrac {3} {2}} {\ tfrac {LWC} {\ rho _ {L} {\ bar {r}}}}}$ ${\ displaystyle \ tau = {\ tfrac {3} {2}} {\ tfrac {LWC} {\ rho _ {L} {\ bar {r}}}}}$

Если предположить, что содержание жидкой воды () в облаке одинаково до и после изменения плотности частиц, мы получим: ${\ displaystyle LWC}$ ${\ displaystyle LWC}$

${\ displaystyle {\ bar {r_ {2}}} = {\ bar {r_ {1}}} \ left ({\ frac {N_ {1}} {N_ {2}}} \ right) ^ {\ frac {1} {3}}}$ ${\ displaystyle {\ bar {r_ {2}}} = {\ bar {r_ {1}}} \ left ({\ frac {N_ {1}} {N_ {2}}} \ right) ^ {\ frac {1} {3}}}$

Теперь мы предполагаем, что общая плотность частиц увеличилась в 2 раза, и мы можем решить, как изменится, когда она удвоится. ${\ displaystyle N}$ $N$ ${\ displaystyle {\ bar {r_ {1}}}}$ ${\ displaystyle {\ bar {r_ {1}}}}$ ${\ displaystyle N}$ $N$

${\ displaystyle {\ bar {r_ {2}}}}$ ${\ displaystyle {\ bar {r_ {2}}}}$ знак равно ${\ displaystyle 0.79 {\ bar {r_ {1}}} = {\ bar {r_ {1}}} \ left ({\ frac {N_ {1}} {2N_ {1}}} \ right) ^ {\ гидроразрыв {1} {3}}}$ ${\ displaystyle 0.79 {\ bar {r_ {1}}} = {\ bar {r_ {1}}} \ left ({\ frac {N_ {1}} {2N_ {1}}} \ right) ^ {\ гидроразрыв {1} {3}}}$

Теперь мы можем взять наше уравнение, которое относится к решению для изменения оптической толщины при уменьшении размера частиц. ${\ Displaystyle \ тау}$ $\тау$ ${\ displaystyle LWC}$ ${\ displaystyle LWC}$

${\ Displaystyle \ тау _ {2} = {\ гидроразрыва {\ тау _ {1}} {0,79}} = 1,26 \, \ тау _ {1}}$ ${\ Displaystyle \ тау _ {2} = {\ гидроразрыва {\ тау _ {1}} {0,79}} = 1,26 \, \ тау _ {1}}$

В более общем виде эффект Туми утверждает, что для фиксированного содержания жидкой воды и глубины облачности оптическая толщина может быть представлена как: ${\ displaystyle LWC}$ ${\ displaystyle LWC}$

${\ Displaystyle \ тау \ varpropto N ^ {\ tfrac {1} {3}}}$ ${\ Displaystyle \ тау \ varpropto N ^ {\ tfrac {1} {3}}}$

Это приводит нас к выводу, что увеличение общей плотности частиц также увеличивает оптическую толщину, что математически иллюстрирует эффект Туми.

Смотрите также

Рекомендации

Библиография

Хартманн, Деннис Л. Глобальная физическая климатология. Амстердам: Elsevier, 2016. Печать.
Туми, С. (декабрь 1974 г.). «Загрязнение и планетарное альбедо». Атмос. Environ. 8 (12): 1251–56. Bibcode : 1974AtmEn... 8.1251T. DOI : 10.1016 / 0004-6981 (74) 90004-3.
Туми, С. (июль 1977 г.). «Влияние загрязнения на коротковолновую альбедо облаков» (PDF). J. Atmos. Sci. 34 (7): 1149–52. Bibcode : 1977JAtS... 34.1149T. DOI : 10.1175 / 1520-0469 (1977) 034 lt;1149: TIOPOTgt; 2.0.CO; 2.
Розенфельд, Д. (2006). "Контроль взаимодействий аэрозоля и облаков радиационного излучения Земли и скрытого тепловыделения". Space Sci Rev. 125 (1–4): 149–57. Bibcode : 2006SSRv..125..149R. DOI : 10.1007 / s11214-006-9053-6.
Ломанн, У. (2006). «Воздействие аэрозолей на облака и климат» (PDF). Space Sci Rev. 125 (1–4): 129–37. Bibcode : 2006SSRv..125..129L. DOI : 10.1007 / s11214-006-9051-8. ЛВП : 20.500.11850 / 24256.