研究生

王軍凱

    論文名稱

海洋層積雲邊界層研究短波輻射效應

    論文頁數

101

     關鍵字

海洋層積雲

[摘要]

本研究使用二維布氏濕對流模式(Two-dimensional Boussinesq moist convection model) ,加入Chen and Cotton所完成的輻射傳遞模組,模擬及探討輻射效應對海洋層積雲的影響 ,更進一步分析當海洋層積雲過渡至信風積雲(the stratocumulus to trade cumulus  transitionSTCT )時,短波輻射效應所扮演的角色。

 經模擬實驗可發現,只考慮長波輻射冷卻作用時,邊界層環流增強,海表面水氣通量藉由環流上傳至層積雲,使其液態水含量較高。加入短波輻射加熱作用後,在雲頂會抵銷一部分長波輻射效應,邊界層內垂直環流減弱,水氣無法有效上傳,層積雲液態水含量降低, 其結構不易維持。

在海表面溫度較高、強逸入作用及考慮長波輻射的環境條件下,因為雲頂輻射冷卻及海面 之高洋溫皆可提供亂流能量,使邊界層內環流增強,雲頂逸入作用亦增強,產生強下沉運動,故層積雲破裂的速度較快,但加入短波輻射後,減弱長波輻射在雲頂之冷卻作用,從而減弱邊界層環流強度,抑制層積雲破碎的速度,使層積雲得以維持其層狀結構。

模擬短波輻射有日夜變化時,白天短波輻射作用,層積雲液態水含量較低、雲頂高度較低、邊界層內垂直環流較弱;夜晚長波輻射作用,層積雲液態水含量較高、雲頂高度較高、邊界層內垂直環流較強。

另外,在模擬海洋層積雲過渡至信風積雲的實驗中可發現,海水溫度隨時間增加,導致海洋層積雲之雲頂高度也隨之升高;白天短波輻射加熱雲層,在雲下層出現一穩定逆溫層,使邊界層底之水氣無法有效上傳,所以邊界層上下層便出現退偶(decouple)的現象,水氣 及能量在底層累積,進而激發出積雲對流,且經分析也發現短波輻射因其加熱會較深入雲內,,使邊界層退偶形情較明顯,且積雲對流出現的時間,會比只考慮長波輻射來的早。