Том 12, номер 03, статья № 6
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Рассчитаны средние по области суммарные интегральные потоки солнечной радиации для развивающейся мезомасштабной системы конвективной облачности в тропиках с помощью двух приближенных одномерных (1D) моделей, в которых используются различные предположения о структуре облачности подсеточного масштаба. Одна из моделей – это стандартное плоскопараллельное, однородное (PPH) двухпотоковое приближение. Во втором предполагается, что флуктуации коэффициента ослабления облаков β могут быть описаны с помощью гамма-распределения pG(β), поэтому в двухпотоковых уравнениях учтена зависимость от pG(β) и проведено интегрирование по всем β. Эталонные 3D расчеты выполнены по методу Монте-Карло (MС). Облачная система моделировалась с помощью 2D модели с минимальным разрешением порядка размера облака, а расчетная область составляет 514 км по горизонтали и ~18 км по вертикали. Разрешение горизонтальной решетки – 1 км, в то время как 35 вертикальных слоев имеют переменную толщину. В расчетах учитывались капли воды, частицы льда, дождь, крупа и снег. Модельные реализации исследуемой области рассчитывались каждые 5 мин в течение 10 ч, т.е. охватывают жизненный цикл системы.
Показано, что обычная двухпотоковая PPH-модель совершенно неточна: рассчитанные с ее помощью средние за 10 ч альбедо на верхней границе атмосферы (TOA) αtoa и поглощение на поверхности asfc составляют 0,56 и 0,20, в то время как соответствующие 3D MC значения равны 0,32 и 0,47. Для двухпотокового приближения с учетом гамма-распределения (GWTSA) значения αtoa и αsfc составляют 0,32 и 0,49. Кроме того, ошибка в определении скорости нагревания в случае PPH-модели составляет порядка –0,5 К/день вблизи поверхности и почти +2 K/день на высоте 10 км, а для GWTSA это значение составляет ~0,25 K/день на обеих высотах. Показано, что приближение независимых столбов практически идентично 3D MC-модели, а лучшая из возможных PPH-моделей (т.е. точный учет перекрывания облаков) хотя и намного превосходит по точности обычную PPH-модель, но значительно уступает GWTSA.
Список литературы:
- Barker H.W.// Solar radiative fluxes for realistic extended broken cloud fields above reflecting surfaces. Ph. D. Thesis. McMaster Univ. 1991. 257 p.
- Barker H.W.// J. Atmos. Sci. 1996. V. 53. P. 2289–2303.
- Barker H.W., Wielicki B.A. and Parker L. // J. Atmos. Sci. 1996. V. 53. P. 2304–2316.
- Barker H.W., Morcrette J.-J., Alexander G.D.// Q. J. R. Meteorol. Soc. 1998 V. 124. P. 1245–1271.
- Barker H.W., Stephens G.L., and Fu Q.// The sensitivity of domain-averaged solar fluxes to assumptions about cloud geometry (In press). Q. J. R. Meteorol. Soc. 1999.
- Cahalan R.F., Ridgeway W., Wiscombe W.J., Bell T.B., Snider J.B. // J. Atmos. Sci. 1996. V. 53. P. 2304–2316.
- Fouquart Y., Bonnel B., and Ranaswamy V.// J. Geophys. Res. 1991. V. 96. P. 8955–8968.
- Fu Q., Liou K.-N. // J. Atmos. Sci. 1992. V. 49. P. 2139–2156.
- Fu Q., Liou K.-N. // J. Atmos. Sci. 1993. V. 50. P. 2008–2025.
- Fu Q., Krueger S.K., Liou K.-N. // J. Atmos. Sci. 1995. V. 52. P. 1310–1328.
- Fu Q., Cribb M., Barker H.W, Krueger S.K., Grossman A. A study of atmospheris absorption of solar radiation using cloud fields derived from a cloud resolving model // Submitted to J. Atmos. Sci. June 1998.
- Henyey L.C. Greenstein J.L.// Astrophys. J. 1941. V. 93. P. 70–83.
- Liou K.-N. Radiation and cloud processes in the atmosphere. Oxford University Press. New York, 1992. 487 p.
- McClatchey R.A., Fenn R.W., Selby J.E.A., Voltz F.E., Garing J.S. // Optical properties of the atmosphere. 3rd ed. AFCRL-72-0497. 1972. 108 p. [NTIS N7318412].
- Oreopoulos L., Barker H.W. Accounting for subgrid-scale cloud variability in a multilayer, 1D solar radiative transfer algorithm (In press). Q. J. R. Meteorol. Soc.
- Stephens G.L. // J. Atmos. Sci. 1988. V. 49. P. 1837–1848.
- Zdunkowski W.G., Welch R.M., Korb G.//Beitr. Phys. Atmos. 1980. V. 53. P. 147–166.
- Zuev V.E. and Titov G.A.// J. Atmos. Sci. 1995. V. 52. P. 176–190.
