Wpływ chmur na klimat
Chmury odgrywają kluczową role w bilansie energetycznym systemu klimatycznego. Ich efekt globalny jest ochładzający jednak lokalnie może być przeciwny. Wpływ chmur na system klimatyczny zależy od wielu czynników do których zaliczamy między innymi wysokości warstwy chmur oraz ich własności mikrofizycznych takie jak koncentracja kropel lub kryształów lodu oraz ich rozmiar. Chmury w skali całego globu zwiększają albedo planetarne z około 14 do 31%.
W obszarze długofalowym powierzchnia Ziemi emituje promieniowanie głównie w obszarze tzw. okna atmosferycznego (8-12 um). Jednak obecność chmur zasadniczo redukuje promieniowanie długofalowe emitowane w kosmos (OLR), mówimy potocznie o "zamykaniu okna". W tej sytuacji w kierunku powierzchni Ziemi zwiększa się promieniowania zwrotnego dzięki czemu najniższe warstwy powietrze nie wychładzają sie nocą tak silnie jak podczas warunków bezchmurnych. Promieniowanie zwrotne zależy w głównej mierze od temperatury chmury oraz jej grubości optycznej. Grubość optyczna jest wprost proporcjonalna do całkowitej zawartości wody (bądź to lodu). Jednak już dla chmur stosunkowo cienkich (całkowitej zawartości wody 30-40 g/m2) promieniowanie emitowane przez chmurę nie zależy od jej grubości (chmura jest w tym przypadku dobrym przybliżeniem ciała doskonale czarnego). W związku z czym dla promieniowania długofalowego promieniowanie zwrotne chmury zależy głównie od jej temperatury. Promieniowanie efektowne będące różnicą pomiędzy emisja przez powierzchnie ziemi a promieniowanie zwrotnym atmosfery decyduje o wartości wymuszenia radiacyjnego chmury. Jest ono w tym przypadku zawsze dodatnie!
W obszarze krótkofalowym wpływ temperatury chmury jest zaniedbywany a główna rolę odgrywa jej grubość optyczna. Parametr ten określa stopień osłabienia promieniowania słonecznego dochodzącego do ziemi oraz wartości albeda chmury. Grubość optyczna chmury zależy od całkowej zawartości wody oraz rozmiaru kropel. Im kropelki mniejsze tym wyższa grubość optyczna. Tak więc im chmura grubsza optycznie tym jej efekt radiacyjny jest silniejszy. Wymuszanie radiacyjne chmur w zakresie promieniowania słonecznego jest zawsze ujemne.
O ile chmury w zakresie krótkofalowym zawsze chłodzą a w długofalowym zawsze grzeją to efekt netto nie jest juz taki oczywisty. Zależy on w głównej mierze od temperatury oraz grubości optycznej chmury. Ze względu na znoszące się efekty temperatury chmury oraz jej grubości optycznej ogólnie można stwierdzić, iż chmury wysokie ogrzewają klimat zaś niskie ochładzają go. Dlatego też np. smugi kondensacyjne powstające w wyniku transportu lotniczego ogrzewają klimat.
Z punktu widzenia zmian klimatu istotne staje się pytanie nie tylko o procentową zmianę zachmurzenia ale o zmiany zachmurzenia dla poszczególnych pięter oraz zmiany grubości optycznych chmur.
Wymuszanie radiacyjne chmur
Globalne wymuszanie radiacyjne chmur oparte na klimatologii satelitarnej chmur ISCCP, wyznaczone zostało przy pomocy płasko-równoległego modelu transferu promieniowania Fu-Liou. Dokładny opis modelu znajduje się w sekcji modelu. Średnie wymuszenie radiacyjne dla promieniowania krótkofalowego (SW), długofalowego (LW) oraz netto (Net) wynosi odpowiednio:
na górnej granicy atmosfery (TOA) :-52.9 W/m2, 20.5 W/m2, -32.4 W/m2
na powierzchni ziemi (SRC): -61.0 W/m2, 35.4 W/m2 -25.5 W/m2
Mapy rozkładów wymuszenia radiacyjnego na TOA
