투메이 효과

투메이 효과는 인공적 오염으로 인한 추가적인 구름 응축 핵(CCN)이 구름에 반사되는 태양 복사량을 어떻게 증가시킬 수 있는지를 설명한다. 이는 구름에 있지 않은 입자에 의한 산란 강화 또는 흡수 방사선으로 인한 직접 효과(강제)와 구별되는, 그러한 입자에 의한 간접적인 영향(또는 복사 강제력)이다. 구름 방울은 보통 CCN 역할을 하는 에어로졸 입자에 형성된다. CCN의 수 농도를 증가시키면 더 많은 구름 방울이 형성될 수 있고, 이는 다시 크기가 더 작다.

수 농도의 증가는 구름의 광학 깊이를 증가시켜, 구름 알베도가 증가하여 구름이 더 작아 보이게 한다. 위성사진은 종종 이러한 영향으로 인해 바다를 항해하는 선박 뒤에 구름 자국이나 구름의 밝기가 향상되는 것을 보여준다. CCN 농도의 증가로 인한 전지구 평균 일사 흡수 감소는 기후에 냉각 영향을 미친다; 산업 시대에 걸친 이 효과의 전지구 평균 크기는 -0.3와 -1.8Wm으로⁻² 추정된다.^[1]

파생

수평면에서 무한히 확장되는 균일한 구름을 가정하고, 입자 크기 분포가 $r$의 평균 값 ${\$에 근접한다고 가정한다$.$

클라우드의 광학적 깊이에 대한 공식:

${\displaystyle \tau =2\pi h{\bar}^{2}N}$

여기서 $\tau {\displaystyle }$ ${\displaystyle \tau}$은(는) 광학 깊이, $h{\displaystyle }$ ${\displaystyle h}$은(는) 구름 두께, r${\displaystyle \stackrel{}{\text{'}}}$의 ${\$ {$r}}}$은(는) 평균 입자 크기, $N{\displaystyle }$ ${\displaystystyle N}$은 총 입자 밀도입니다.

구름의 액체 수분 함량을 나타내는 공식은 다음과 같다.

${\displaystyle LWC={\tfrac {4}{3}\pi {\r}^{3}\rho_{L}hN}$

여기서 $\rho {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$는 물의$$ 밀도다.

우리의 가정을 고려해 볼 때 우리는 이 두 가지를 결합하여 다음과 같은 표현을 도출할 수 있다.

${\displaystyle \tau ={\tfrac {3}{2}}:{\tfrac {LWC}{\rho_{L}{\bar{r}}}}}}}$

우리가 얻은 입자 밀도를 변경하기 전과 후에 액체 상태의 물 함량(${\displaystyle }$ ${\displaystyle W}$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle LWC$이 클라우드에 대해 동일하다고 가정할 경우:

${\displaystyle {\bar {r_{2}}={\bar {r_{1}}}\왼쪽({\frac {N_{1}:{1}}\오른쪽)^{\frac {1}{1}{3}}}}$

이제 총 입자 밀도 $N{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ N$}$이(가$$) 2배 증가한다고 가정하고, $N{\displaystyle }$ ${\displaystyle$ N$}$이(가) 두 배로 증가했을 때 $r{\displaystyle \stackrel{}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \stackrel{}{{1\mathrm{}}_{}}}$}{\displaystystyle ${\r_{1}}}}$이(가) 어떻게 변화하는지 해결할 수 있다.

${\displaystyle \stackrel{}{r_{}}}$ $"{\$}}$$= 0${\displaystyle .79}$ r ${\displaystyle \stackrel{}{{1\mathrm{}}_{}}}$= r ${\displaystyle \stackrel{}{{1\mathrm{}}_{}}}$1${\displaystyle "{\frac{{N\mathrm{}}_{}}{}}^{}}$" ${\displaystyle {\frac{{}_{}}{}}^{}}$) ${\displaystyle {\frac{1}{}}^{}}$ ${\displaystyle {\frac{\mathrm{}}{}}^{}}$ ${\$}}}}\$bar$ {r_{1$}}}\$prec$({\frac {N_{1$}:{1}:{1}:{1}:{2$}}){$2}}){2}}:{{2}{{{$2$}}}{{{{{{2})$N_{1}}\오른쪽)^{\frac {1}{3}}$

이제 입자 크기가 줄어들었을 때 광학 깊이 변화를 해결하기$$ $위해{\displaystyle }$ { ${\displaystyle \tau}$과(와) ${\displaystyle \mathrm{LW}}$ C$${\$displaystyle LWC}$에 관련된 방정식을 사용할 수 있다.

${\displaystyle \tau _{2}={\frac {\tau_{1}{1}{0.79}=1.26\,\tau_{1}}$

보다 일반적인 용어로 Twomey 효과는 고정 액체 물 $함량{\displaystyle }$ L ${\displaystyle W}$ $[\displaystyle LWC}$및 구름$$ 깊이의 경우 광학 두께를 다음과 같이 나타낼 수 있다고 명시한다.

${\displaystyle \tau \varpropto N^{\tfrac {1}{3}}$

이는 총 입자 밀도를 증가시키면 광학 깊이도 증가한다는 결론을 내리게 되는데, 이는 투메이 효과를 수학적으로 보여준다.

참고 항목

• 알브레히트 효과
• 황산염
• 에어로졸 및 그을음
• 비행운

참조

참고 문헌 목록