열대 해양의 권운 분포와 에너지 평형에 대한 권운 효과

Abstract

대류 운동이 활발한 열대 해양에서, 광학적으로 엷은 권운은 적외선 영역과 가시광선 영역에 대한 기상위성 관측에서 추정된다. 이 권운은 가시광선 영역에서는 매우 투명하지만, 적외선 영역에서는 거의 불투명하다. 약 100 ㎞의 FOV (field of view)를 갖고 있는 Nimbus-4의 적외선 간섭 분광계(IRIS)에서 관측된 자료를 적외선 영역에서 권운의 광학적 성질을 조사하는데 사용하였다. IRIS 자료에 의하면, 서태평양 인도네시아 부근에 위치한 warm pool 지역에 광학적으로 엷은 권운이 넓게 분포함을 알 수 있다. 계절별 권운의 운량은 해수면 온도가 높은 중심 지역에서 50 %를 초과한다. 대체로 이러한 권운은 적외선 영역에서 2 이하의 광학적 두께를 갖는다. 광학적으로 엷은 권운은 강한 대류 운동과 관련된 적란운이 넓게 퍼지면서 형성되는 것으로 추정된다. 적란운 운량이 권운 운량의 10 % 정도인 사실이 위의 경우를 뒷받침한다. 간단한 복사-대류 모델과 관측으로부터 다음과 같은 사실이 추정된다. 즉, 광학적으로 엷은 권운은 온실 효과를 발생시키고 이것은 warm Pool 지역을 유지시키는 데 중요한 요소가 된다. 유체 수송이 없을 때 권운은 온실 효과를 급상승시킨다. 그러나 유체 수송 과정이 있을 때 이 효과는 완화된다. 따라서 20 W/㎡의 입사 에너지가 바다를 데우는 데 사용된다면, 50 m 깊이의 해양 혼합층은 약 1 ℃/100 day 상승할 것이다.;Over the convectively active tropical ocean regions, the measurements made from space in the infrared and visible have revealed the presence of optically thin cirrus clouds, which are quite tansparent in the visible and nearly opaque in the infrared. The Nimbus-4 Infrared Interferometer Spectrometer (IRIS), which has a field of view (FOV) of ≒100 km, has been utilized to examine the infrared optical characteristics of these cirrus clouds. From the IRIS data, it has been observed that these optically thin cirrus clouds prevail extensively over the warm pool region of the equatorial western Pacific, surrounding Indonesia. It is found that the seasonal cloud cover caused by these thin cirrus exceeds 50 % near the central regions of the warm pool. For most of these clouds, the optical thickness in the infrared is ≤ 2. It is deduced that the dense cold anvil clouds associated with deep convection spread extensively and are responsible for the formation of the thin cirrus. This is supported by the observation that the coverage of the dense anvil clouds is an order of magnitude less than that of the thin cirrus. From these observations, together with a simple radiative-convective model, it is inferred that the optically thin cirrus can provide a greenhouse effect, which can be a significant factor in maintaining the warm pool. In the absence of fluid transports, it is found that these cirrus clouds could lead to a runaway greenhouse effect. The presence of fluid transport processes, however, act to moderate this effect. Thus, if a modest 20 W/m^(2) energy input is considered to be available to warm the ocean, then it is found that the ocean mixed-layer of a 50-meter depth will be heated by ≒1℃ in 100 days.