誰改變了雲反照率？

誰改變了雲反照率？
國立臺灣大學大氣科學研究所碩士生陳佁甄

抬頭仰望天空，欣賞瞬息萬變的雲朵，在觀賞的同時，空氣中微小甚至是我們所看不見的懸浮微粒，在雲的形成過程中扮演重要的角色，這些懸浮微粒稱作「氣膠（Aerosol）」。自然界中的沙塵、海鹽、塵霾、花粉、細菌…等不同種類的氣膠，其中可溶性、易吸溼的氣膠容易成為水氣凝結的核心，可以作為雲凝結核；部分不可溶氣膠則適合作為冰核，有助雲中冰晶的形成，這兩種氣膠皆能幫助雲的形成。

雲可以透過改變反照率影響地表溫度的變化；反照率，是物體反射太陽輻射和入射總輻射量之比值，一般地球表面的反照率為0.3。隨著工業化發展及人為活動的增加所排放的汙染，大氣中的氣膠數量快速增加，例如，黑炭、硫酸鹽、硝酸鹽微粒…等人為源氣膠，不僅是造成空氣汙染的兇手，也是雲以及影響氣候的幕後黑手。汙染嚴重的地區同時也是氣膠數量多的地區。

氣膠透過影響雲的反照率來改變地表溫度，稱為「氣膠間接效應」。假設在固定的大氣含水量，有較多的氣膠會造成較多的雲滴，使雲滴總表面積增加，可以反射較多的太陽輻射，減少到達地表的輻射量。使氣溫降低，此為第一間接效應又稱雲反照率效應（Twomey，1974）。此外，因較多氣膠個別雲滴所分配的水變少，造成雲滴變小，會使降雨效率降低，而延長雲的生命期，雲有較多的時間反射太陽輻射（第二間接效應，Albrecht，1989）。

圖一 間接效應和半直接效應在大氣層頂，淨輻射通量改變之示意圖。（IPCC AR4, 2007）

另外還有半直接效應，可以說是氣膠的輻射物理特性不同所造成的現象，例如黑炭種類的氣膠會吸收太陽輻射使大氣增溫，也會減少到達地表的輻射量；而大氣的加熱使濕度降低，雲不易形成，不同於間接效應造成反照率增加使地表冷卻作用，半直接效應減少雲的覆蓋量改變反照率，因而對氣候有暖化的作用。

政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在2007年所出版的第四次「氣候變遷評估報告」中探討氣膠和雲對輻射的幾種效應，說明其對氣候造成的影響極為複雜，了解甚為不足（圖一）。但大氣汙染增加了雲的反照率，所造成地表的冷卻作用似乎可以抑制暖化現象。但由於複雜的反饋過程及對相關機制的了解不足，氣膠和雲在氣候上的效應目前還沒有定論。

參考資料：

1. IPCC (2007), Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)].Rep., 996 pp, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.
2. Johnson B. T., K. P. Shine, and P. M. Forster 2004: The semi-direct aerosol effect: Impact of absorbing aerosols on marine stratocumulus. Q. J. R. Meteorol. Soc., 130, p1407–1422
3. 台灣大百科全書－氣懸粒子：http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=3346