אלבדו עננים
אלבדו עננים (באנגלית: Cloud albedo) הוא מדד לאלבדו או רפלקטיביות (שיקוף אור) של ענן. עננים מווסתים את כמות קרינת השמש הנספגת על ידי כוכב לכת ואת קרינת פני השמש שלו. בדרך כלל, כיסוי עננים מוגבר הוא בזיקה לאלבדו גבוה יותר ולספיגה נמוכה יותר של אנרגיית השמש. אלבדו עננים משפיע על מאזן הקרינה של כדור הארץ, ומהווה כמחצית מהאלבדו של כדור הארץ.[1][2]
אלבדו עננים מושפע מתנאי היווצרות העננים. השונות באלבדו העננים תלויות במסה הכוללת של המים, בגודל ובצורה של הטיפות או החלקיקים ובפיזורן בחלל.[3] עננים עבים משקפים – כלומר, מחזירים אל החלל או אל השכבות העליונות של האטמוספירה – כמות גדולה של קרינת שמש נכנסת, המיתרגמת לאלבדו גבוה. עננים דקים נוטים להעביר דרכם יותר קרינת שמש ולכן יש להם אלבדו נמוך. לשינויים באלבדו הענן הנגרמים על ידי שינויים במאפייני הענן יש השפעה משמעותית על האקלים הגלובלי, ויש להם יכולת להתגלגל לתוך לולאות משוב.[3]
גרעיני עיבוי עננים ואלבדו עננים
בקנה מידה מיקרוסקופי, עננים נוצרים באמצעות עיבוי מים על גרעיני עיבוי עננים. גרעינים אלה הם אירוסולים כגון אבק או מלח ים, אך הם כוללים גם צורות מסוימות של זיהום.[1] הגרעינים מגיעים ממגוון מקורות טבעיים או אנתרופוגניים. לדוגמה, אבק יכול להיווצר ממדבריות שבהם נושבת רוח, מפעילויות חקלאיות או בנייה אנושיות. מזהמים ובהם VOCs (תרכובות אורגניות נדיפות) או סולפטים עשויים להיפלט מצמחים או מפעילות געשית.[1]
הגודל, הריכוז, המבנה וההרכב הכימי של חלקיקים אלה משפיעים על ענן אלבדו.[4][5] לדוגמה, חלקיקי אירוסול פחמן שחור סופגים יותר קרינת שמש, ואירוסולי סולפט משקפים יותר קרינת שמש. חלקיקים קטנים יותר יוצרים טיפות ענן קטנות יותר, אשר נוטות להפחית את יעילות המשקעים של ענן ולהגדיל את אלבדו הענן.[4] בנוסף, יותר גרעיני עיבוי ענן מגדילים את גודל הענן ואת כמות קרינת השמש המוחזרת.[5]
גורמים לשינוי אלבדו בענן
אלבדו העננים על כוכב לכת משתנה בין פחות מ-10% ליותר מ-90% ותלוי בתכולת המים הנוזליים והקרח, בעובי הענן, בגודל הטיפות, בזווית הזנית של השמש וכו'.[3]
תכולת מים
תכולת מים נוזליים וקרח גבוהה יותר בענן מגבירה את האלבדו שלו, שהוא הגורם הדומיננטי בקביעת יכולת החזרת האור של הענן.[6][3] השינוי באלבדו הוא גדול יותר עבור עננים עם פחות תכולת מים. עננים גדולים יותר מחזירים פחות אור ככל שתכולתם גדלה. תכולת מים בצורת קרח נפוצה בעננים בגובה רב, למשל צירוס.[3]
עובי עננים
לעננים עבים יש אלבדו גבוה יותר מאשר לעננים דקים.[1][3][6] עננים עבים ודקים מגיבים לעיתים בצורה שונה להבדלים בגורמים אחרים, למשל גודל טיפות. עננים עבים יותר ובעלי אלבדו גבוה יותר הם בדרך כלל ענני קומולוס, סטרטוקומולוס וקומולונימבוס.[3][1]
נתיב מים נוזליים
תכולת המים ועובי הענן יוצרים את נתיב המים הנוזליים של הענן. ערך זה משתנה עם שינוי גודל טיפת הענן.[6] נתיב המים הנוזליים נמדד בדרך כלל ביחידות של גרם למ"ר, ובמשקל העולה על 20 גרם למ"ר עננים בדרך כלל יהפכו לאטוּמים-לאור באורך גל ארוך, אם כי לא כך יקרה בהכרח בענני צירוס.[7]
גודל טיפה
טיפות קטנות יותר קשור לרוב לאלבדו מוגבר. עם זאת, בהתאם למיקום הענן, האלבדו בעננים דקים עשוי להיות קטן יותר.[6] במקרים הכלליים והמשפיעים יותר, חלקיקים קטנים גורמים לעננים להיות בעלי אלבדו גבוה יותר, כי יש להם שטח פנים גדול יותר יחסית לנפח שלהם. זה הופך את הטיפות ללבנות יותר או למחזירות אור יותר.[1][7]
אפקט טוומי (אפקט עקיף של תרסיס)
אפקט טוומי מתאר כיצד גרעיני עיבוי עננים שנוספים, ככל הנראה כתוצאה מזיהום אנתרופוגני, עשויים להגדיל את כמות קרינת השמש המוחזרת על ידי עננים. אפקט טוומי הוא עלייה באלבדו של ענן עקב גרעיני ענן מזיהום.[8][4] עלייה בריכוז האירוסולים ובצפיפותם מביאה לריכוז טיפות ענן גבוה יותר, טיפות ענן קטנות יותר ואלבדו עננים גבוה יותר.[6][7]
בעננים זהים מבחינה מקרופיזיקלית, לענן עם פחות טיפות גדולות יהיה אלבדו נמוך יותר מאשר לענן עם יותר טיפות קטנות. חלקיקי הענן הקטנים יותר מגבירים באופן דומה את אלבדו הענן על ידי הפחתת משקעים והארכת חיי הענן. אלבדו הענן גדל ככל שקרינת השמש מוחזרת זמן רב יותר. (אפקט אלברכט הוא מושג קשור של משך חיים מוגבר של ענן מגרעיני ענן.)
זווית הזנית
אלבדו הענן עולה עם תכולת המים הכוללת, או עם גדילת עומק הענן, ועם זווית זנית השמש.[7] השינוי באלבדו עם זווית הזנית מהיר יותר כאשר השמש קרובה לאופק, ומועט יותר כאשר השמש נמצאת מעל. בליעת קרינת השמש על ידי עננים מקבילים למישור פוחתת עם הגדלת זווית הזנית מכיוון שקרינה המוחזרת לחלל בזוויות הזנית הגבוהות יותר חודרת פחות עמוק לתוך הענן ולכן פחות סביר שתיבלע.[3]
השפעה על האקלים העולמי
אלבדו עננים משפיע בעקיפין על האקלים העולמי באמצעות פיזור קרינת השמש ובליעתה בכמות הקרינה של כדור הארץ.[2] שינויים באלבדו העננים גורמים לחוסר יציבות אטמוספירית המשפיעה על מחזור המים, דפוסי מזג האוויר והמחזור האטמוספירי.[4] השפעות אלו מוגדרות על ידי כפיית קרינה של עננים, מדד לקרינה קצרת-גל וארוכת-גל ביחס לכיסוי עננים. ניסוי כמות קרינת כדור הארץ הראה כי שינויים קטנים בכיסוי עננים, מבנה, גובה, גודל טיפות ופאזה משפיעים באופן משמעותי על האקלים. עלייה של חמישה אחוזים בהחזרת גלים קצרים מעננים תנטרל את אפקט החממה של מאתיים השנים האחרונות.
לולאות משוב אלבדו-אקלים בענן
במודלים של עננים ואקלים קיימות לולאות משוב חיוביות ושליליות של אלבדו עננים ואקלים. דוגמה ללולאת משוב שלילית בין עננים לאקלים היא שככל שכוכב לכת מתחמם, העננות גוברת, מה שמגביר את האלבדו של כוכב הלכת. עלייה באלבדו מפחיתה את קרינת השמש הנספגת ומובילה להתקררות. לולאת משוב חיובית היא כששכבת עננים גבוהה גדלה, ההתפלגות האנכית של העננות יורדת, וכך גם האלבדו.[9]
זיהום אוויר יכול לגרום לשינויים בגרעיני עיבוי העננים, וליצור לולאת משוב המשפיעה על הטמפרטורה האטמוספירית, על הלחות היחסית ועל היווצרות העננים בהתאם למאפייני העננים והאזור. לדוגמה, עלייה בתרסיסים של סולפט יכולה להפחית את יעילות המשקעים, וכך נוצרת לולאת משוב חיובית שבה יעילות משקעים מופחתת מגדילה את אורך החיים של התרסיסים באטמוספירה. מצד שני, ניתן ליצור לולאת משוב שלילית בעננים בעלי פאזה מעורבת, שבה תרסיס פחמן שחור יכול להגביר את היווצרות המשקעים בשלב הקרח ולהפחית את ריכוזי התרסיסים.
הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Hay, William W. (2016). Experimenting on a small planet: a history of scientific discoveries, a future of climate change and global warming (Second ed.). Switzerland: Springer. pp. 355–371. ISBN 978-3-319-27404-1.
- ^ 2.0 2.1 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. Bibcode:2011RemS....3.2305M. doi:10.3390/rs3112305. ISSN 2072-4292.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Hartmann, Dennis (2016). Global Physical Climatology. Australia: Elsevier. pp. 76–78. ISBN 978-0-12-328531-7.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Kuniyal, Jagdish Chandra; Guleria, Raj Paul (2019). "The current state of aerosol-radiation interactions: A mini review". Journal of Aerosol Science. 130: 45–54. Bibcode:2019JAerS.130...45K. doi:10.1016/j.jaerosci.2018.12.010. ISSN 0021-8502.
- ^ 5.0 5.1 Lohmann, U.; Feichter, J. (2005). "Global indirect aerosol effects: a review". Atmospheric Chemistry and Physics. 5: 715–737.
- ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 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.
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Hartmann, Dennis (2016). Global Physical Climatology. Australia: Elsevier. pp. 76–78. ISBN 978-0-12-328531-7.
- ↑ Twomey, S. (1974). "Pollution and the Planetary Albedo". Atmospheric Environment. 8 (12): 1251–1256. Bibcode:1974AtmEn...8.1251T. doi:10.1016/0004-6981(74)90004-3.
- ↑ Wetherald, R. T.; Manabe, S. (1988). "Cloud Feedback Processes in a General Circulation Model". Journal of the Atmospheric Sciences (באנגלית). 45 (8): 1397–1416. Bibcode:1988JAtS...45.1397W. doi:10.1175/1520-0469(1988)045<1397:CFPIAG>2.0.CO;2. ISSN 0022-4928.
אלבדו עננים43254352Q1798127