구름알베도

Cloud albedo
태양 복사 분포를 나타내는 NASA 그래픽

구름 알베도는 구름의 알베도 또는 반사율을 측정한 것이다. 구름은 행성에 흡수되는 태양 복사량과 태양 표면의 일조 강도를 조절한다. 일반적으로 구름 덮개의 증가는 태양 에너지의 높은 알베도 및 낮은 흡수율과 관련이 있다. 구름 알베도는 지구의 에너지 예산에 강하게 영향을 미쳐 알베도의 약 절반을 차지한다.[1][2] 구름 알베도는 물의 총 질량, 물방울이나 입자의 크기와 모양, 그리고 우주에서의 분포에 의존한다.[3] 두꺼운 구름(성층구름과 같은)은 다량의 들어오는 태양 방사선을 반사하여 높은 알베도로 번역한다. 얇은 구름(서루스와 같은)은 더 많은 태양 방사선을 전송하는 경향이 있고, 따라서 낮은 알베도를 가지고 있다. 클라우드 속성 변화에 따른 클라우드 알베도의 변화는 지구 기후에 큰 영향을 미친다.[3]

구름 응축 핵 및 구름 알베도

미세한 규모로 볼 때, 오염이나 에어로졸 입자와 같이 구름 응축핵에 물이 응결되어 구름이 형성된다. 이러한 입자의 크기, 농도, 구조, 화학적 조성은 구름 알베도에 영향을 미친다.[1][4] 예를 들어, 검은 탄소 에어로졸 입자는 더 많은 태양 방사선을 흡수하고 황산 에어로졸은 더 많은 태양 방사선을 반사한다. 입자가 작을수록 작은 구름 방울이 형성되는데, 이것은 구름의 강수 효율을 떨어뜨려 구름 알베도를 증가시키는 경향이 있다.[1] 또한, 더 많은 구름 응축 핵은 구름의 크기와 반사된 태양 복사의 양을 증가시킨다.[4]

구름 알베도 변동의 원인

행성의 구름 알베도는 10% 미만에서 90% 이상까지 다양하며 낙하 크기, 액체 물 또는 얼음 함량, 구름의 두께, 태양 절정각 등에 따라 달라진다.[3]

액상수길

구름의 액체 물길은 구름 방울 크기의 변화에 따라 달라지는데, 이것은 구름과 알베도의 행동을 바꿀 수 있다.[5] 대기 중의 전형적인 구름의 알베도의 변화는 구름 속의 액체 물과 얼음의 기둥 양에 의해 지배된다.[6] 방울이 작을수록 액수 함량이 클수록 다른 모든 요인이 일정하다면 구름 알베도는 커진다.

투메이 효과(에어로졸 간접 효과)

에어로졸 효과로 인한 구름방울 농도 및 알베도 증가

투메이 효과는 오염으로 인한 구름핵으로 인해 구름 알베도가 증가한다.[7] 에어로졸 농도와 에어로졸 밀도가 높아지면 클라우드 드롭릿 농도가 높아지고, 구름 방울이 작아지며, 구름 알베도가 높아진다.[5][6] 대식세포적으로 동일한 구름에서, 몇 개의 큰 방울을 가진 구름은 더 작은 방울을 가진 구름보다 더 낮은 알베도를 가질 것이다. 더 작은 구름 입자들은 비슷하게 강수량을 줄이고 구름의 수명을 연장시킴으로써 구름 알베도를 증가시킨다. 이것은 결과적으로 태양 복사가 장기간에 걸쳐 반사됨에 따라 구름 알베도를 증가시킨다. 알브레히트 효과는 구름핵으로부터 구름 수명을 증가시키는 관련 개념이다.[4]

제니스 앵글

구름 알베도는 구름의 총 수분 함량 또는 깊이와 태양 정점 각도에 따라 증가한다.[6] 정점각의 알베도의 변화는 태양이 지평선에 가까이 있을 때, 그리고 적어도 태양이 머리 위에 있을 때 가장 빠르다. 높은 정점각에서 우주에 반사되는 방사선이 구름 속으로 덜 깊이 침투해 흡수될 가능성이 적기 때문에 평면 평행 구름에 의한 태양 복사 흡수는 정점각이 증가하면서 감소한다.[6]

지구 기후에 미치는 영향

구름 알베도는 태양 복사 산란과 지구 방사선 예산의 흡수를 통해 간접적으로 지구 기후에 영향을 미친다.[2] 구름 알베도의 변화는 수문학적 주기, 날씨 패턴, 대기 순환에 영향을 미치는 대기 불안정을 야기한다.[1] 이러한 영향은 구름 커버와 관련하여 단파 및 장파 방사선의 척도인 구름 복사 강제력에 의해 매개변수화된다. 지구 방사선 예산 실험은 구름 범위, 구조, 고도, 방울 크기 및 단계의 작은 변화가 기후에 상당한 영향을 미친다는 것을 증명했다. 구름으로부터 단파 반사가 5% 증가하면 지난 200년 동안의 온실 효과에 대항할 것이다.[1]

클라우드 알베도-기후 피드백 루프

클라우드와 기후 모델에는 다양한 양의 구름과 음의 구름 알베도 기후 피드백 루프가 있다. 음의 구름 기후 피드백 루프에 대해 살펴본 결과 행성이 따뜻해지면 구름이 많아져 행성의 알베도가 증가한다는 것이다. 알베도의 증가는 흡수된 태양 방사선을 감소시키고 냉각으로 이어진다. 대응 긍정적인 피드백 루프는 높은 클라우드 계층의 상승, 구름의 수직 분포의 감소, 알베도 감소 등을 고려한다.[8]

대기 오염은 구름 응축 핵에 변화를 일으켜 구름과 지역 특성에 따라 대기 온도, 상대적 겸손, 구름 형성에 영향을 미치는 피드백 루프를 만들 수 있다. 예를 들어, 황산 에어로졸의 증가는 강수 효율을 감소시킬 수 있고, 강수 효율의 감소로 에어로졸 대기 수명이 증가하는 긍정적인 피드백 루프를 초래할 수 있다.[4] 반면 흑탄소 에어로졸이 얼음상 강수 형성을 높이고 에어로졸 농도를 낮출 수 있는 혼합상 구름에서 음성 피드백 루프를 구축할 수 있다.[4]

참조

  1. ^ a b c d e Kuniyal, Jagdish Chandra; Guleria, Raj Paul (2019). "The current state of aerosol-radiation interactions: A mini review". Journal of Aerosol Science. 130: 45–54. doi:10.1016/j.jaerosci.2018.12.010. ISSN 0021-8502.
  2. ^ a b Mueller, Richard; Trentmann, Jörg; Träger-Chatterjee, Christine; Posselt, Rebekka; Stöckli, Reto (2011). "The Role of the Effective Cloud Albedo for Climate Monitoring and Analysis". Remote Sensing. 3 (11): 2305–2320. doi:10.3390/rs3112305. ISSN 2072-4292.
  3. ^ a b c Hartmann, Dennis (2016). Global Physical Climatology. Australia: Elsevier. pp. 76–78. ISBN 978-0-12-328531-7.
  4. ^ a b c d e 로만, 페히터, J(2005년(2005년). "글로벌 간접 에어로졸 효과: 리뷰" 대기 화학 및 물리학. 5: 715–737.
  5. ^ a b Han, Qingyuan; Rossow, William B.; Chou, Joyce; Welch, Ronald M. (1998). "Global Survey of the Relationships of Cloud Albedo and Liquid Water Path with Droplet Size Using ISCCP". Journal of Climate. 11 (7): 1516–1528. Bibcode:1998JCli...11.1516H. doi:10.1175/1520-0442(1998)011<1516:GSOTRO>2.0.CO;2. ISSN 0894-8755.
  6. ^ a b c d Hartmann, Dennis (2016). Global Physical Climatology. Australia: Elsevier. pp. 76–78. ISBN 978-0-12-328531-7.
  7. ^ Twomey, S. (1974). "Pollution and the Planetary Albedo". Atmospheric Environment. 8: 1251–1256.
  8. ^ Wetherald, R. T.; Manabe, S. (1988). "Cloud Feedback Processes in a General Circulation Model". Journal of the Atmospheric Sciences. 45 (8): 1397–1416. doi:10.1175/1520-0469(1988)0452.0.CO;2. ISSN 0022-4928.