Solare und terrestrische Strahlungswechselwirkung zwischen ... - AWI

A und B (Verbindungslinie). Würde ein Strahlungstransport-Modell die mittlere optische
Dicke der Gitterzelle als Grundlage für die Berechnung verwenden, so ist der berechnete
effektive Reflexionsgrad stets größer als der aus der Linearkombination bestimmte Wert.
Inhomogene Wolken können durch eine homogene Wolke mit geänderter effektiver optischer
Dicke beschrieben werden. Dazu muß ein Parameter eingeführt werden, der die
Inhomogenität der Wolken in einer Gitterzelle quantifiziert. So berechnet z.B. Kogan et
al. [1995], daß die effektive optische Dicke bei Cu-Wolken gegenüber der mittleren optischen
Dicke halbiert ist. Für stratiforme Wolken wird ein exemplarischer Wert von 77%
der mittleren optischen Dicke für die effektive optische Dicke angegeben. Eine Studie von
Borde und Isaka [1996] bestätigt diese Ergebnisse, und sie bestimmen eine Formel für die
effektive optische Dicke als Funktion der mittleren optischen Dicke, des Inhomogenitätsparameters
und des Asymmetriefaktors. Liou und Rao [1996] bestätigen für Ci-Wolken, daß
inhomogene Wolken gegenüber den homogenen einen geringeren Reflexionsgrad haben.
Die Stärke der Krümmung der Kurve des Reflexionsgrades ist wesentlich für die Änderung
der effektiven gegenüber der mittleren optischen Dicke verantwortlich. Der Krümmungsverlauf
des Reflexionsgrades – und damit die effektive optische Dicke – ist unterschiedlich
bei diffuser und direkter Einstrahlung (Abb. 3.6). Um Modellergebnisse an Messungen
anzupassen, hat eine Änderung des Diffusivitätsfaktors die Wirkung der Veränderung der
effektiven optischen Dicke bei diffuser Einstrahlung (Gl. 2.28). Eine geänderte Diffraktionsspitze
wirkt sich auf die effektive optische Dicke bei direkter Einstrahlung aus (Gl. 2.32c).
Somit sind diese beiden Parameter geeignet, um großskalige Inhomogenitäten effektiv zu
beschreiben.
Je kleinskaliger die horizontalen Inhomogenitäten werden, desto eher spielen horizontale
Divergenzen beim Strahlungstransport eine wichtige Rolle. Als Beispiel wird die Wirkung
kleinskaliger horizontaler Inhomogenitäten auf den Strahlungstransport mit Hilfe
eines Monte-Carlo-Modells berechnet. Für diese Fallstudien wird das Medium als vertikal
Reflexionsgrad
Flüssigwassersäule
0 100 200 g m 300
1.0
-2
0.5
0
A
B
Reflexionsgrad
diffuser Strahlung
direkter Strahlung μ 0=0.8
direkter Strahlung μ 0=0.5
direkter Strahlung μ 0=0.2
0 10 20 30 40
optische Dicke τ
Abbildung 3.6: Re exionsgrad als Funktion der optischen Dicke fur die di use und direkte
Strahlung. Die drei unterschiedlichen Falle mit direkter Einstrahlung am Oberrand der Wolke
unterscheiden sich im Sonnenzenitwinkel der einfallenden direkten Strahlung.