雲與能量循環

地球從太陽獲得的大部分能量為電磁波譜中的可見光(透過大氣的短波輻射) 部分。

約30%的太陽能量在到達地球後，又被反射至太空。

反射和入射的能量比例被稱為「反照 ... 細說從頭：為什麼要觀測雲？ [概覽] [雲與地球能量循環][雲與氣候變遷][地球觀測衛星] 　 　　太陽的輻射能就像是是燃料，驅動著地球的氣候引擎。

正如下圖所示，地球的大氣系統總試圖在「從太陽到達地球的能量」和「地球自身反射至太空的能量」之間維持平衡。

　　地球從太陽獲得的大部分能量為電磁波譜中的可見光(透過大氣的短波輻射) 部分。

約30%的太陽能量在到達地球後，又被反射至太空。

反射和入射的能量比例被稱為「反照率 (albedo)」。

太陽輻射被地球吸收，導致地球系統溫度上升，直到其散發(或放射) 同樣多的能量回太空。

地球熱量放射出的輻射，大部份是光譜上的紅外線 (透過大氣的長波輻射)，出入能量之間的平衡被稱為「地球的輻射收支」(Earth'sEnergyBudget)。

　　地球系統的構成要素，是輻射預估中最重要的，包含地表、大氣和雲。

其中瞭解哪裡有雲的存在以及它們的特性，是瞭解氣候變化的關鍵所在。

雲對地球輻射平衡的影響究竟是如何測得的呢？例如測量無雲的晴天及滿布雲層的陰天之間的輻射差異，就可以視為雲的輻射量。

　　據目前所知， 氣候對雲的變化有相當大的敏感度，現在就來看看雲是如何對氣候產生影響：如上圖所示，地球的能量是來自太陽，所有進入大氣層的能量必須和反射回太空的相等，地球才能保持總能量的恆定，也才能維持穩定的氣溫，而在圖中我們很容易會發現到，雲是控制氣溫的重要因素。

舉個例子來說，當低層雲量增加時，地表氣溫也會隨之升高，因為這些雲會阻擋地表反射回太空的輻射。

　　就整個大氣而言，不同的雲可能會造成地球整體的暖化或降溫。

　　雲的溫度及雲在視覺上的厚度(稠密度) 會影響雲的明暗度，我們可由明暗度的變化來看雲對地表熱輻射的影響。

所謂視覺上的厚度是對雲或大氣阻止陽光通過量的籠統測量。

　　從地表看來濃厚的低層雲能阻擋與反射更多的太陽短波輻射，如此一來，可用於加熱地表和大氣的太陽能就少了，因此低層雲對地球溫度而言就扮演降溫的角色。

　　雲的頂端通常較地表冷得多，高空的低溫雲通常很單薄且不具什麼反射能力，如果其下方為晴空，它們會讓絕大部分的太陽輻射進入大氣層，然而地表的長波輻射仍不易穿過雲而發散至太空，很多能量因而被吸收並發散回地球，而增加地表和大氣層的溫度。

因此，高處稀薄的雲層就有所謂的保暖效應。

　　至於濃厚的對流性雲如雷雨雲，則既不造成暖化也不冷卻，因為此種雲雖然有很廣泛的長波輻射吸收能力，但它也對太陽短波輻射有較高的反照率，兩相抵消，效應反而近乎平衡。

　　這樣看來，雲種的分布與雲量都會對大氣能量的均衡產生很大的影響，欲瞭解氣候當然不能忽略此一重要變因。

（資料來源：CERES/NASA、S'COOL/CERES/NASA）