第四单元 大气环境
第二节
对流层大气的受热过程
太阳辐射
太阳辐射是指太阳以电磁波的形式向外传递能量。
太阳辐射所传递的能量,称太阳辐射能。地球所接受到的太阳辐射能量虽然仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一,但却是地球大气运动的主要能量源泉,也是地球光热能的主要来源。
大气对太阳辐射的削弱作用
太阳常数
太阳常数是指在日地平均距离上,大气上界垂直于太阳光线的单位面积每秒钟接受的太阳辐射。
太阳辐射强度
太阳辐射强度是指单位时间、单位面积上接受太阳辐射量的多少。
1.太阳高度角或纬度:太阳高度角越大,穿越大气的路径就越短,大气对太阳辐射的削弱作用越小,则到达地面的太阳辐射越强;太阳高度角越大,等量太阳辐射散布的面积越小,太阳辐射越强。例如,中午的太阳辐射强度比早晚的强。
2.海拔高度:海拔越高空气越稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用越小,则到达地面的太阳辐射越强。例如,青藏高原是我国太阳辐射最强的地区。
3.天气状况:晴天云少,对太阳辐射的削弱作用小,到达地面的太阳辐射强。例如四川盆地多云雾阴雨天气,太阳辐射消弱强,太阳辐射成为我国最低值区。
4.大气透明度:大气透明度高则对太阳辐射的削弱作用小,使到达地面的太阳辐射强。
5.大气污染的程度:污染重,则对太阳辐射消弱强,到达地面太阳辐射少。
地面辐射
地面吸收太阳辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量,地面这种向外放射能量的方式,称为地面辐射。由于地表温度比太阳低得多,地面辐射的主要能量集中在波长较长的红外区间,故也称为地面长波辐射。
大气辐射
大气吸收地面长波辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量,大气这种向外放射能量的方式,称为大气辐射。由于大气本身的温度也低,放射的辐射能的波长较长,故也称为大气长波辐射。
大气逆辐射
大气吸收地面长波辐射的同时,又以辐射的方式向外放射能量。大气辐射的方向既有向上的,也有向下的。大气辐射中向下的部分,因为与地面辐射方向相反,称为大气逆辐射。
大气保温作用
地球大气对太阳短波辐射基本透明,而对地表长波辐射具有强烈的选择吸收,大气吸收了长波辐射,同时又放射长波辐射,其中一部分逸向太空,另一部分又返回地表和低层大气,从而使有大气存在时地表的实际温度高于无大气存在时地表的平均温度。这就是大气的保温作用。
辐射差额
辐射差额又称净辐射,指一个系统(物体)收入与支出的辐射能量之差值。其正值表示辐射能量有盈余,负值表示辐射能量有亏欠,为零时达到辐射平衡。在辐射平衡状态下,若没有其他方式的热量交换,系统将保持温度不变。在气候学中,通常分别研究地面、大气和地-气系统的辐射差额,它们是气候形成的重要因子。
地面的辐射差额是地面所吸收的太阳短波辐射与它放出的长波有效辐射之差。地面的有效辐射等于地面放出的长波辐射与大气向地面的长波辐射(大气逆辐射)两者之差。
地-气系统辐射差额是指以地面为下底,以大气顶为上底的整个铅直气柱内接收到的短波太阳辐射与大气上界向太空放出的长波辐射之差。将地-气系统的辐射差额减去地面的辐射差额,就得到大气的辐射差额。
地-气系统辐射差额随季节、纬度、地面状况、云量和大气成分等因素而变化。平均而言,在地球的两极和高纬度地区的辐射差额为负值,而赤道和热带地区为正值。
气温
气象学上把表示空气冷热程度的物理量称为空气温度,简称气温。国际上标准气温度量单位是摄氏度(℃)。
天气预报中所说的气温,指在野外空气流通、不受太阳直射下测得的空气温度(一般是在观测场中离地面1.5米高的百叶箱内测定)。最高气温是一日内气温的最高值,一般出现在14~15时;最低气温是一日内气温的最低值,一般出现日出前。
气温年较差
一年中最高月平均气温与最低月平均气温之差,称为气温年较差。
气温日较差
一天中气温最高值与最低值之差,称为气温日较差。其大小和纬度、季节、地表性质及天气情况等有关:
1.太阳高度日变化。太阳高度日变化越大,气温日较差越大。如:
(1)纬度高,太阳高度的日变化小,气温日较差低纬地区大于高纬地区。低纬地区平均为12℃,中纬地区的7℃~9℃,高纬地区为3℃~4℃。
(2)夏季太阳高度的日变化比冬季大,气温日较差夏季比冬季大。
2.地表性质。比热容越大,气温日变化越小。如:
(1)海洋小于内陆。海洋上一般仅1℃~2℃,内陆可达15℃以上甚至达25℃~30℃。
(2)裸地大于草地、林地。
3.天气状况。
阴天,大气对太阳辐射的削弱作用和保温作用更强,阴天比晴天日较差小。
4.地形。
(1)山顶小于平原,平原小于山谷。
对于山顶而言,白天升温时,首先,由于山顶地面面积较小,导致山地大气得到的来自山顶的地面辐射较少,使得气温不高;其次,山项海拔高,空气流动性好,利于与周围“自由大气”进行交换,使气温不会太高。夜晚降温时,首先,由于山顶上空,大气稀薄,保温作用弱,气温下降快,但同一高度的“自由大气”减小了山地气温的下降幅度;其次,山顶的冷空气常沿山坡下滑,使山顶气温不会很低。因而气温日较差山地就小于附近平原。如,济南日较差为10.2℃,泰山顶只有6.2℃。
对于山谷而言,白天升温时,首先,谷底和谷坡共同吸收太阳辐射,加热大气,气温高;其次,谷底海拔低,空气对流弱,热量不易散失,气温高。夜晚降温时,山坡上部冷空气沿山坡下沉,聚集在谷地的底部,气温低。因此,谷地的气温日较差比同纬度的平原大。
(2)就大尺度地形区来说,温度的日较差与高度成正比,海拔越高,日较差越大。如,青藏高原由于海拔高,空气密度小,受大气热力状况的影响,白天大气对太阳辐射的削弱作用低,晚上大气对地面辐射的保温作用差,因此白天升温快,夜晚降温快。所以气温的日较差就大。
焚风效应
当潮湿空气越过高山时,常在山的背风坡山麓地带形成一种干燥高温的气流,称作“焚风”。在迎风坡成云致雨,在背风坡形成干热风的整个过程称为“焚风效应”。
焚风可以促进春雪消融,作物早熟;同时,也易引起森林火灾、干旱等自然灾害。
积温
高于或等于生物学下限温度的日平均温度称为活动温度。一年内日平均气温≥10℃持续期间日平均气温的总和称为活动积温,简称积温。
活动积温是生物生育对热量要求或某地气候热量资源的指标。活动积温越多,表示某地气候热量资源越丰富,生物生长发育所需的热量越充分。
热量带
温度带是以全球各地区活动积温的多少为标准,按农业生产所需要的热量指标划分的地带。通常根据≥10℃的积温的多少划分,我国的温度带划分如下:
往期回顾
识别二维码,关注我们
喜欢本期内容的话,不要忘记点个“好看”哦~