第六讲云对海气相互作用的影响

1、宇如聪、周天军宇如聪、周天军大洋环流和海气相互作用数值模拟 http:/ 定义为晴天平均向外射出波辐射与实际状况平均向外射出辐射之差，即该区域云的存在对辐射的影响。LWCRF = Fclr - FSWCRF = S(clr - )Net CRF = LWCRF + SWCRF 其中Fclr为晴天平均向外射出长波辐射，F为实际状况平均向外射出长波辐射。Sclr为晴天平均向外反照短波辐射，S是实际状况平均向外反照短波辐射。二者之和为总的净云辐射强迫。气候系统的能量收支气候系统的能量收支吸收短波，射出长波吸收短波，射出长波TOA年平均净辐射通量年平均净辐射通量TOA净短波、长波通量净短波、长波通量的

2、纬向平均分布的纬向平均分布l反射太阳辐射，冷却地球反射太阳辐射，冷却地球l吸收地球表面的长波辐射通量，并向吸收地球表面的长波辐射通量，并向地面发射长波辐射，加热地球（被子效地面发射长波辐射，加热地球（被子效应）应）l云的生消过程实现水和能量的再分配云的生消过程实现水和能量的再分配l云参与地球气候复杂的反馈过程云参与地球气候复杂的反馈过程云是调节气候变化的关键因子云是调节气候变化的关键因子云的形成和消亡过程是地气云的形成和消亡过程是地气系统水和能量的再分配过程系统水和能量的再分配过程蒸发蒸发降水降水传输传输 成云成云 失去水和潜热失去水和潜热得到水得到水得到热量得到热量水平水平垂直垂直The d

3、ata from Earth Radiation Budget Experiment provide the first accurate estimate of short wave and long wave radiative fluxes at the TOA with and without cloud modulation. NOAA SatelliteEarth Radiation Budget SatelliteERBENet cloud radiative forcing at TOA derived from the ERBE dataSWCRFTOPNET-CRFTOPL

4、WCRFTOPERBEERBE的大气顶的净云辐射强迫（的大气顶的净云辐射强迫（Wm-2Wm-2）。高原下游的大陆）。高原下游的大陆性中层云净的负云辐射强迫的强度，可以达到与东南太平性中层云净的负云辐射强迫的强度，可以达到与东南太平洋地区冷洋面上层云净的负云辐射强迫相当的强度。洋地区冷洋面上层云净的负云辐射强迫相当的强度。clear-skyall-sky根据根据ERBEERBE资料分析的大气顶在晴天状态和综资料分析的大气顶在晴天状态和综合状况平均的净向下辐射通量（合状况平均的净向下辐射通量（Wm-2Wm-2）。左）。左图对应晴空状态的气候平均，右图为日常的图对应晴空状态的气候平均，右图为日常的气

5、候平均。气候平均。u在大多副热带地区，大气柱都是通过从大气在大多副热带地区，大气柱都是通过从大气顶获得的净辐射通量向高纬度地区输送能量。顶获得的净辐射通量向高纬度地区输送能量。u但但在中国东部地区，大气顶的净辐射冷却使在中国东部地区，大气顶的净辐射冷却使得能量亏损。得能量亏损。大气柱不得不通过湿静力能辐合大气柱不得不通过湿静力能辐合从周边大气获取能量，也就是说，从周边大气获取能量，也就是说，副热带区域副热带区域的长江流域大气是能量汇。的长江流域大气是能量汇。u这和向外输出湿静力能的副热带其他地区形这和向外输出湿静力能的副热带其他地区形成了鲜明的对比。成了鲜明的对比。地面温度地面温度 蒸发蒸发

6、水汽含量水汽含量 高云高云 高云起截留地球表面长波辐射通量的作用高云起截留地球表面长波辐射通量的作用地面温度地面温度 蒸发蒸发 水汽含量水汽含量 云的反照率云的反照率 地面温度地面温度 如果气候系统对某一种气候扰动的如果气候系统对某一种气候扰动的响应产生对该扰动信号的改变（增强或响应产生对该扰动信号的改变（增强或减弱），不断改变气候系统的响应强度减弱），不断改变气候系统的响应强度和扰动信号的强度，则称气候系统对该和扰动信号的强度，则称气候系统对该气候扰动有气候扰动有“反馈反馈”，通常把这个具体，通常把这个具体的反馈过程称为该气候扰动的的反馈过程称为该气候扰动的“气候反气候反馈馈”。如果反馈过程

7、使得初始的扰动信如果反馈过程使得初始的扰动信号不断增强，也就是对气候系统的号不断增强，也就是对气候系统的改变越来越大，或气候系统越来越改变越来越大，或气候系统越来越偏离原来的平衡状态，趋向一种不偏离原来的平衡状态，趋向一种不稳定发展，则称为稳定发展，则称为“正反馈过程正反馈过程”。反之，则称为反之，则称为“负反馈过程负反馈过程”。 举例举例: :四川盆地云辐射反馈四川盆地云辐射反馈10-years running mean surface temperatures (dashed) and the cloud fractions (solid) Correlation Coefficients

8、 between Monthly Surface Temperatures and Total Cloud Fractions after Removing the mean seasonal variation from 1951 to 2000Intensified Cooling over Sichuan Basin of China:Positive cloud trends take the responsibility.TemperatureTotal cloud amountCorrelation coefficient R=-0.68低层温度升高低层温度升高 低层稳定度降低低层

9、稳定度降低 层云云量降低层云云量降低 低层相对湿度降低低层相对湿度降低 陆地层状云的正反馈过程陆地层状云的正反馈过程Cooling over Sichuan Basin of China:A delayed intensified signal due to the positive cloud-temperature feedback in the eastern periphery of the Tibetan PlateauClimate mean changes of March LSAT (1976-2000 minus 1951-1975).Annual cycle of the

10、climatic mean changes averaged over the Sichuan Basin.Cooling in March高原下游局地环流场的变化高原下游局地环流场的变化上图为环流场气候态上图为环流场气候态（早春（早春3 3月份）月份）下图为下图为76-0076-00年均值与年均值与51-7551-75年均值之差年均值之差在高原下游地区存在一在高原下游地区存在一个异常的垂直环流圈，个异常的垂直环流圈，对云量变化有重要影响对云量变化有重要影响(105-115(105-115E E，25-3525-35N)N)范围内区域平均的范围内区域平均的500hPa500hPa纬向风与四川盆纬向风与四川盆地地区的总云量相关系地地区的总云量相关系数为数为0.350.35（1951-20001951-2000），），局地对流层中层的纬向局地对流层中层的纬向风对云的生成有显著影风对云的生成