熱帶卷雲輻射效應對氣候模式水文循環之影響

馮欽賜

中央氣象局科技中心

(中華民國八十八年八月六日收稿；中華民國八十八年十一月二十三日定稿)

摘要

　　鑑於氣候模式處理熱帶卷雲的微物理特徵仍有相當大的不確定性，本研究以中央氣象局氣候模式，探討模式熱帶對流特性與水文循環在不同熱帶卷雲輻射強弱下可能產生的變動。本研究共實施四組冬季恆定模擬，各組模擬具有不同的熱帶卷雲冰態水含量參數化假設，因而產生強弱有別的熱帶卷雲輻射效應。
　　由這些敏感性實驗結果的比較，顯示熱帶卷雲輻射作用加強，對高對流層大氣形成一股加熱源，對流活躍網格上的非絕熱總加熱率因此增強，促使該處伴隨較強的上升運動和水平輻合，這使對流降水較強勢的區域附近有越趨加強的傾向，不過在模式中對流活動相對較弱的區城如東太平洋ITCZ雨帶則是減弱的。熱帶對流特性也因不同熱帶卷雲輻射作用而改變，無論從潛熱的垂直剖面分析或相當位溫剖面變化的證據，都顯示熱帶卷雲輻射作用強化有抑制對流發展高度的傾向，而對流高度的抑制則減弱高對流層的濕化，降低該處的相對濕度。
　　分析熱帶地表大氣的水文收支，結果顯示對流活躍區局地的水氣不足量（因降雨量大於地表蒸發量）隨著熱帶卷雲輻射作用加強而放大，不過根據面積的統計，此類對流活躍網格面積有縮小的趨勢，但相對地屬於上游水氣源的熱帶沈降氣流區卻有擴大的趨勢，基本上，這種面積消長是水氣收支獲致平衡的重要條件。另一方面，感受到全球輻射－潛熱制約條件的束縛，模式因大氣輻射冷卻率受熱帶卷雲溫室效應增強而減緩的影響，相對上抑制了熱帶整體的降水量。總結而言，模式中若熱帶卷雲的作用愈明顯，熱帶（全球）地表蒸發量－降雨量－大氣輻射冷卻量愈加減弱。

關鍵詞：卷雲、氣候模式