地球表面的能量,主要來源于太陽。太陽輻射傳輸到地表的過程中,會使得大氣受熱增溫,其中地面輻射是近地面大氣最主要、最直接的熱源。大氣的受熱可以分為三個過程:
①太陽暖大地:射向地球的太陽輻射(短波輻射),一部分被大氣吸收和反射,另一部分到達地面,被地面吸收,使得地面溫度升高;
②大地暖大氣。地面升溫後,将熱量傳遞給近地面的大氣(長波輻射),一部分被大氣吸收,使得大氣溫度升高;一部分射向宇宙空間;
③大氣還大地。大氣增溫後,會向宇宙和地面輻射(長波輻射),其中射向地面的部分,稱為大氣逆輻射,會使地面溫度升高,即大氣逆輻射的保溫作用。
圖1 大氣的受熱過程
一般情況下,氣溫随着海拔的升高而降低(0.6℃/100m)。但在對流層的某一高度範圍内,有時會出現氣溫随着海拔的升高而增加的現象,即為逆溫現象。逆溫現象主要有5種成因:
①輻射逆溫。發生在晴朗無雲的夜間,地面輻射快速減弱,近地面大氣的溫度迅速下降,而高空的溫度下降較慢(降溫存在時間差),因此出現“上暖下冷”的現象。輻射逆溫在日出前最強,在沙漠地區經常出現;
②鋒面逆溫。發生鋒面附近,鋒面上、下分别是暖氣團和冷氣團,因此溫度存在着差異(上暖下冷)。由于鋒面總是向冷氣團傾斜,因此隻有在冷氣團控制的地區可以觀察到;
③地形逆溫。發生在盆地和谷地,夜晚靠近山坡的空氣冷卻更快,因此冷空氣沿坡下沉,在谷底聚集,原有的谷底暖空氣被迫擡升,出現“上暖下冷”的現象;
④下沉增溫。發生在高壓控制區,例如副熱帶反氣旋地區,在高空盛行下沉氣流(幹燥),幹燥的空氣升溫很快(大于氣溫垂直遞減率),因此在下沉停止的界面,界面上方的空氣溫度高、下方空氣溫度低,即“上暖下冷”現象;
⑤湍流增溫。發生在湍流區,當氣流比較幹燥時,湍流上升時氣溫會快速下降(大于氣溫垂直遞減率),那麼在湍流上升停止的界面,界面下方的空氣溫度低、上方空氣溫度高,因此出現“上暖下冷”現象。
圖2 逆溫現象
圖3 例題
答案:A、C
精講精析:(1)分析逆溫的特征。①圖中橫坐标為一天中的時間,縱坐标為距離地面的高度,下方黑色實線為強逆溫層上界,即該線以下的逆溫更強;上方虛線為逆溫層上界,即該線以上逆溫現象消失;②因此,近地面(黑色實線以下)逆溫強度大,向上逐漸減小,過了虛線的高度後,逆溫現象消失;③從圖中可以看出,總體的逆溫(虛線)在早上6點左右最強,而不是午夜;④逆溫現象(虛線)在下午16點之前就已經出現,在早上10點左右消失;⑤從圖中強逆溫曲線(黑色實線)可以看出,晚上22點之前增速較快(坡度較陡),22點之後降速較慢(坡度較緩)。因此總體來看,選項A正确。
(2)分析大氣的受熱。①地面輻射是近地表大氣的主要熱源,近地表大氣增溫後,又通過對流和熱傳導等方式,逐漸向上傳遞熱量,因此近地表大氣先受熱增溫,更高高度的大氣後受熱增溫,二者存在着時間差;②大氣散射和反射,不是大氣增溫最主要的方式;另外,大氣吸收地面輻射的晝夜差異、下墊面反射率的時間差異,都不是産生增溫時間差的主要原因。
本節的例題主要考查了大氣的受熱過程、逆溫現象。在讀圖時要注意:①橫坐标代表一天内的時間,但是不是從0點開始的,而是大約從14點開始;②黑色實線、虛線,峰值存在着時間差,這主要是因為大氣從下向上是逐漸增溫的,增溫過程需要一定的時間。
逆溫現象的出現,會阻礙空氣的垂直對流,因此産生的影響有:
①有利:抑制沙塵暴的發生、有利于航行(高空氣流颠簸減小、能見度提高)、有利于農業生産(減少凍害,提高作物品質和産量)
②不利:使大氣污染更為嚴重(污染物不易擴散)、促進了霧的形成(能見度降低)。
圖4 逆溫現象發生的時間段
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