研究生 陳秋菊  
    論文名稱 海洋層積雲邊界層過渡至信風積雲邊界層之動力探討
    論文頁數 67
     關鍵字 cumulus-under-stratocumulus  
邊界層退偶  
層積雲消散  
[摘要]

本文利用二維布氏濕對流模式(Boussinesq moist convection model)以lagrangianapproach的概念,模擬在受大尺度環境強迫(海溫、輻散場與長波輻射)改變下,海洋邊界層由層積雲過渡為信風積雲(the stratocumulus to trade cumulus transition, STCT)的動力過程,並進行不同物理參數之敏感度測試,我們利用模擬結果與1992ASTEX觀測及過去研究作比較分析,期望能提供作為全球模式邊界層參數化之參考。

模擬結果顯示,單靠海溫隨時間升高,就可以模擬出邊界層內幾項基本特徵:包括邊界層退偶(decoupling)、cumulus-under-stratocumulusCuSc)的形成、與層積雲的消散,因此海溫變化是相當重要的物理變因。根據模擬分析,隨著海溫升高,潛熱通量加強了邊界層中的紊流發展,同時也加強了雲頂逸入作用,促使雲下層(sub-cloud layer)產生負浮力通量與弱穩定層,將邊界層環流分為上下兩層而產生退偶,其後必須等待底層能量累積,產生局部活躍性的積雲對流後,才足以穿透此穩定層將底層的水氣通量向上輸送,以維持層積雲的存在。此為積雲的重新偶合邊界層。但積雲也引發更多的雲頂逸入,最終將超過積雲對流質量通量輸送的水氣,導致層積雲的消散。

經由敏感度測試發現,海溫變化的速率不同,會影響邊界層頂成長高度,較慢的增溫產生較低的邊界層頂高度,但是對於層積雲過渡為信風積雲過程影響不大。此外,大尺度輻散場也是影響邊界層頂高度的因子,較強的輻散場導致邊界層高度偏低,但是對於雲量的影響並不顯著。至於長波輻射因子方面,加入輻射冷卻作用後,邊界層發展較無輻射過程更加迅速。另外,我們也發現雲底的輻射增溫對CuSc的雲型出現有重要影響。

還有,邊界層內的環流發展也是重要指標,在環流較弱的情形下,雲頂的紊流混合較弱,必須透過逸入不穩定來加強紊流,促成雲下層的負浮力通量增加,使邊界層退偶而形成CuSc。但是,當邊界層內強環流一旦建立後,邊界層上下混合良好,此時雲型便以胞狀的層積雲為主,不易發生CuSc的雲型結構。