El efecto Twomey describe cómo los núcleos de condensación de nubes (CCN) adicionales , posiblemente debido a la contaminación antropogénica, pueden aumentar la cantidad de radiación solar reflejada por las nubes. Este es un efecto indirecto (o forzamiento radiativo ) de tales partículas, a diferencia de los efectos directos (forzamiento) debido a una mayor dispersión o absorción de radiación por tales partículas que no están en las nubes. Las gotas de nubes normalmente se forman en partículas de aerosol que sirven como CCN. El aumento de la concentración de CCN puede conducir a la formación de más gotas de nubes que, a su vez, tienen un tamaño más pequeño.
El aumento en la concentración de números aumenta la profundidad óptica de la nube, lo que resulta en un aumento en el albedo de la nube haciendo que las nubes parezcan más blancas. Las imágenes de satélite a menudo muestran rastros de nubes o un brillo mejorado de las nubes detrás de los barcos que navegan por el océano debido a este efecto. La disminución de la absorción media global de radiación solar debido al aumento de las concentraciones de CCN ejerce una influencia refrescante sobre el clima; la magnitud media global de este efecto durante la era industrial se estima entre -0,3 y -1,8 Wm -2 . [1]
Derivación
Suponga una nube uniforme que se extiende infinitamente en el plano horizontal, también suponga que la distribución del tamaño de partícula alcanza su punto máximo cerca de un valor promedio de .
La fórmula para la profundidad óptica de una nube:
Dónde es la profundidad óptica, es el espesor de la nube, es el tamaño medio de partícula, y es la densidad total de partículas.
La fórmula para el contenido de agua líquida de una nube es:
Dónde es la densidad del agua.
Teniendo en cuenta nuestras suposiciones, podemos combinar las dos para derivar esta expresión:
Si asumimos el contenido de agua líquida () es igual para la nube antes y después de alterar la densidad de partículas obtenemos:
Ahora asumimos la densidad total de partículas se incrementa en un factor de 2 y podemos resolver cómo cambia cuando se duplica.
=
Ahora podemos tomar nuestra ecuación que relaciona a para resolver el cambio en la profundidad óptica cuando se reduce el tamaño de partícula.
En términos más generales, el efecto Twomey establece que para un contenido fijo de agua líquida y la profundidad de la nube, el espesor óptico se puede representar mediante:
Esto nos lleva a la conclusión de que el aumento de la densidad total de partículas también aumenta la profundidad óptica, lo que ilustra matemáticamente el efecto Twomey.
Ver también
Referencias
- ^ 4to informe de evaluación del IPCC, 2005
Bibliografía
- Hartmann, Dennis L. Climatología física global. Amsterdam: Elsevier, 2016. Impresión.
- Twomey, S. (diciembre de 1974). "Contaminación y el albedo planetario". Atmos. Environ . 8 (12): 1251–56. Código Bibliográfico : 1974AtmEn ... 8.1251T . doi : 10.1016 / 0004-6981 (74) 90004-3 .
- Twomey, S. (julio de 1977). "La influencia de la contaminación en el albedo de nubes de onda corta" (PDF) . J. Atmos. Sci . 34 (7): 1149–52. Código Bibliográfico : 1977JAtS ... 34.1149T . doi : 10.1175 / 1520-0469 (1977) 034 <1149: TIOPOT> 2.0.CO; 2 .
- Rosenfeld, D. (2006). "Control de interacciones aerosol-nube de la radiación terrestre y presupuestos de liberación de calor latente". Espacio de Sci Rev . 125 (1–4): 149–57. Código Bibliográfico : 2006SSRv..125..149R . doi : 10.1007 / s11214-006-9053-6 .
- Lohmann, U. (2006). "Efectos de los aerosoles en las nubes y el clima" (PDF) . Espacio de Sci Rev . 125 (1–4): 129–37. Código bibliográfico : 2006SSRv..125..129L . doi : 10.1007 / s11214-006-9051-8 . hdl : 20.500.11850 / 24256 .