大氣溫度垂直分布規(guī)律及原因

1、大氣溫度垂直分布規(guī)律及原因 各層的特點(diǎn)及原因：層次特 點(diǎn)原 因?qū)α鲗託鉁仉S高度增加而遞減，每上升100米降低0.6。對(duì)流動(dòng)動(dòng)顯著（低緯1718、中緯1012、高緯89千米）。天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。熱量絕大部分來自地面，上冷下熱，差異大，對(duì)流強(qiáng)，水汽雜質(zhì)多、對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著。平流層起初氣溫變化小，30千米以上氣溫迅速上升。大氣以水平運(yùn)動(dòng)為主。大氣平穩(wěn)天氣晴朗有利高空飛行。臭氧吸收紫外線。上熱下冷。水汽雜質(zhì)少、水平運(yùn)動(dòng)。高層大氣存在若干電離層，能反射無線電波，對(duì)無線電通信有重要作用。自下而上分三層：中間層、暖層（電離層）、逃逸層太陽紫外線和宇宙射線作用大氣溫度隨高度變化曲線：逆溫現(xiàn)象：對(duì)流層由于熱量主要直

2、接來自地面輻射，所以海拔越高，氣溫越低。一般情況下，海拔每上升1000米，氣溫下降6°C。有時(shí)候出現(xiàn)下列情況：海拔上升，氣溫升高；海拔上升1000米，氣溫下降幅度小于6°C。這就是逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在近地面氣溫較低的時(shí)候，如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)減弱，大氣中的污染物不易擴(kuò)散，大氣環(huán)境較差。對(duì)流層中溫度的垂直分布：在對(duì)流層中，總的情況是氣溫隨高度而降低，這首先是因?yàn)閷?duì)流層空氣的增溫主要依靠吸收地面的長(zhǎng)波輻射，因此離地面愈近獲得地面長(zhǎng)波輻射的熱能愈多，氣溫乃愈高。離地面愈遠(yuǎn)，氣溫愈低。其次，愈近地面空氣密度愈大，水汽和固體雜質(zhì)愈多，因而吸收地面輻射的效能愈大

3、，氣溫愈高。愈向上空氣密度愈小，能夠吸收地面輻射的物質(zhì)水汽、微塵愈少，因此氣溫乃愈低。整個(gè)對(duì)流層的氣溫直減率平均為0.65/100m。實(shí)際上，在對(duì)流層內(nèi)各高度的氣溫垂直變化是因時(shí)因地而不同的。對(duì)流層的中層和上層受地表的影響較小，氣溫直減率的變化比下層小得多。在中層氣溫直減率平均為0.50.6/100m，上層平均為0.650.75/100m。對(duì)流層下層（由地面至2km）的氣溫直減率平均為0.30.4/100m。但由于氣層受地面增熱和冷卻的影響很大，氣溫直減率隨地面性質(zhì)、季節(jié)、晝夜和天氣條件的變化亦很大。例如，夏季白晝，在大陸上，當(dāng)晴空無云時(shí)，地面劇烈地增熱，底層（自地面至300500m高度）氣溫

4、直減率可大于干絕熱率（可達(dá)1.21.5/100m）。但在一定條件下，對(duì)流層中也會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度增高而升高的逆溫現(xiàn)象。造成逆溫的條件是，地面輻射冷卻、空氣平流冷卻、空氣下沉增溫、空氣湍流混合等。但無論那種條件造成的逆溫，都對(duì)天氣有一定的影響。例如，它可以阻礙空氣垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使大量煙、塵、水汽凝結(jié)物聚集在其下面，使能見度變壞等等。下面分別討論各種逆溫的形成過程。（一）輻射逆溫由于地面強(qiáng)烈輻射冷卻而形成的逆溫，稱為輻射逆溫。圖2·35表明輻射逆溫的生消過程。圖中a為輻射逆溫形成前的氣溫垂直分布情形；在晴朗無云或少云的夜間，地面很快輻射冷卻，貼近地面的氣層也隨之降溫。由于空氣愈靠近地面，

5、受地表的影響愈大，所以，離地面愈近，降溫愈多，離地面愈遠(yuǎn)，降溫愈少，因而形成了自地面開始的逆溫（圖2·35b）；隨著地面輻射冷卻的加劇，逆溫逐漸向上擴(kuò)展，黎明時(shí)達(dá)最強(qiáng)（圖2·35中c）；日出后，太陽輻射逐漸增強(qiáng)，地面很快增溫，逆溫便逐漸自下而上地消失（圖2·35中d、e）。輻射逆溫厚度從數(shù)十米到數(shù)百米，在大陸上常年都可出現(xiàn)，以冬季最強(qiáng)。夏季夜短，逆溫層較薄，消失也快。冬季夜長(zhǎng)，逆溫層較厚，消失較慢。在山谷與盆地區(qū)域，由于冷卻的空氣還會(huì)沿斜坡流入低谷和盆地，因而常使低谷和盆地的輻射逆溫得到加強(qiáng)，往往持續(xù)數(shù)天而不會(huì)消失。（二）湍流逆溫由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫

6、，稱為湍流逆溫。其形成過程可用圖2·36來說明。圖中AB為氣層原來的氣溫分布，氣溫直減率（）比干絕熱直減率（d）小，經(jīng)過湍流混合以后，氣層的溫度分布將逐漸接近于干絕熱直減率。這是因?yàn)橥牧鬟\(yùn)動(dòng)中，上升空氣的溫度是按干絕熱直減率變化的，空氣升到混合層上部時(shí)，它的溫度比周圍的空氣溫度低，混合的結(jié)果，使上層空氣降溫?？諝庀鲁?xí)r，情況相反，會(huì)使下層空氣增溫。所以，空氣經(jīng)過充分的湍流混合后，氣層的溫度直減率就逐漸趨近干絕熱直減率。圖中CD是經(jīng)過湍流混合后的氣溫分布。這樣，在湍流減弱層（湍流混合層與未發(fā)生湍流的上層空氣之間的過渡層）就出現(xiàn)了逆溫層DE。（三）平流逆溫暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上

7、，會(huì)發(fā)生接觸冷卻作用，愈近地表面的空氣降溫愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降溫較少，于是產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。這種因空氣的平流而產(chǎn)生的逆溫，稱平流逆溫（圖2·37）。但是平流逆溫的形成仍和湍流及輻射作用分不開。因?yàn)榧仁瞧搅?，就具有一定風(fēng)速，這就產(chǎn)生了空氣的湍流，較強(qiáng)的湍流作用常使平流逆溫的近地面部分遭到破壞，使逆溫層不能與地面相聯(lián)，而且湍流的垂直混合作用使逆溫層底部氣溫降得更低，逆溫也愈加明顯。另外，夜間地面輻射冷卻作用，可使平流逆溫加強(qiáng)，而白天地面輻射增溫作用，則使平流逆溫減弱，從而使平流逆溫的強(qiáng)度具有日變化。（四）下沉逆溫如圖2·38所示，當(dāng)某一層空氣發(fā)生下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，因氣壓

8、逐漸增大，以及因氣層向水平方向的輻散，使其厚度減?。╤h）。如果氣層下沉過程是絕熱的，而且氣層內(nèi)各部分空氣的相對(duì)位置不發(fā)生改變，這樣空氣層頂部下沉的距離要比底部下沉的距離大，其頂部空氣的絕熱增溫要比底部多。于是可能有這樣的情況：當(dāng)下沉到某一高度上，空氣層頂部的溫度高于底部的溫度，而形成逆溫。例如，設(shè)某氣層從空中下沉，起始時(shí)頂部為3500m，底部為3000m（厚度500m），它們的溫度分別為12和10，下沉后頂部和底部的高度分別為1700m和1500m（厚度200m）。假定下沉是按干絕熱變化的，則它們的溫度分別增高到6和5，這樣逆溫就形成了。這種因整層空氣下沉而造成的逆溫，稱為下沉逆溫。下沉逆溫多出現(xiàn)在高氣壓區(qū)內(nèi)，范圍很廣，厚度也較大，在離地?cái)?shù)百米至數(shù)千米的高空都可能出現(xiàn)。冬季，下沉逆溫常與輻射逆溫結(jié)合在一起，形成一個(gè)從地面開始有著數(shù)百米的深厚的逆溫層。由于下沉的空氣層來自高空，水汽含量本來就不多，加上在下沉以后溫度升高，相對(duì)濕度顯著減小，空氣顯得很干燥，不利于云的生成，原來有云也會(huì)趨于消散，因此