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1、大氣溫度垂直分布規(guī)律及原因各層的特點及原因:層次特點原因?qū)α鲗英贇鉁仉S高度增加而遞減,每上升100米降低0.6℃。②對流動動顯著(低緯17~18、中緯10~12、高緯8~9千米)。③天氣現(xiàn)象復雜多變。熱量絕大部分來自地面,上冷下熱,差異大,對流強,水汽雜質(zhì)多、對流運動顯著。平流層起初氣溫變化小,30千米以上氣溫迅速上升。大氣以水平運動為主。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、水平運動。高層大氣存在若干電離層,能反射無線電波,對無線電通信有重要作用。[自下而上分三層:中間
2、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:對流層由于熱量主要直接來自地面輻射,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。有時候出現(xiàn)下列情況:①海拔上升,氣溫升高;②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候,如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對流運動減弱,大氣中的污染物不易擴散,大氣環(huán)境較差。對流層中溫度的垂直分布:在對流層中,總的情況是氣溫隨高度而降低,這首先是因為對流層空氣
3、的增溫主要依靠吸收地面的長波輻射,因此離地面愈近獲得地面長波輻射的熱能愈多,氣溫乃愈高。離地面愈遠,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,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。整個對流層的氣溫直減率平均為0.65℃/100m。實際上,在對流層內(nèi)各高度的氣溫垂直變化是因時因地而不同的。對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0.5—0.6℃/100m,上層平均
4、為0.65—0.75℃/100m。對流層下層(由地面至2km)的氣溫直減率平均為0.3—0.4℃/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,當晴空無云時,地面劇烈地增熱,底層(自地面至300—500m高度)氣溫直減率可大于干絕熱率(可達1.2—1.5℃/100m)。但在一定條件下,對流層中也會出現(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
5、件造成的逆溫,都對天氣有一定的影響。例如,它可以阻礙空氣垂直運動的發(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,受地表的影響愈大,所以,離地面愈近,降溫愈多,離地面愈遠,降溫愈少,因而形成了自地面開始的逆溫(圖2·35b);隨著地面
6、輻射冷卻的加劇,逆溫逐漸向上擴展,黎明時達最強(圖2·35中c);日出后,太陽輻射逐漸增強,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。夏季夜短,逆溫層較薄,消失也快。冬季夜長,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,往往持續(xù)數(shù)天而不會消失。(二)湍流逆溫由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫,稱為湍流逆溫。其形成過程可用圖2·36來說明。圖中AB
7、為氣層原來的氣溫分布,氣溫直減率(γ)比干絕熱直減率(γd)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。這是因為湍流運動中,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,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??諝庀鲁習r,情況相反,會使下層空氣增溫。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
8、暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上,會發(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。因為既是平流,就具有一定風速,這就產(chǎn)生了空氣的湍流,較強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