详析逆温现象

陕西      黄美丽

 

一. 逆温现象

    对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。一般情况下，离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为米。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而递增的现象，这种气温逆转的现象就是逆温。

 

二. 成因类型

  1. 辐射逆温：在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈远，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温（见下图）。随着地面辐射冷却速度加快，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。

  2. 平流逆温：当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响而迅速降温，上层空气因距离较远，降温较慢，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和地面的温差决定。温差越大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现平流逆温。

  3. 地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。

  4. 下沉逆温：在高压控制区，高空存在着大规模的下沉气流，由于气流下沉的绝热增温作用，致使下沉运动的终止高度出现逆温。这种逆温多见于副热带反气旋区，它的特点是范围大，不接地而出现在某一高度上。这种逆温因为有时像盖子一样阻止了向上的湍流扩散，如果延续时间较长，对污染物的扩散会造成不利的影响。

  5. 锋面逆温：对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，爬升到冷空气的上面，两者之间形成一个倾斜的过渡区即锋面。

    在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。如上图，从A点上空气温垂直分布的情况可见，由下面的冷空气到上面的暖空气，等温线通过锋面的区域时必有曲折，曲折的程度视两种气团间的温度对比而决定，曲折段（如图中BC段）就出现了逆温层。由于锋是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因此逆温现象只能在冷空气所控制的地区内观察到。而且，逆温的高度与观测点相对于地面锋线的位置有关，观测点距地面锋线愈近，逆温高度愈低。

 

三. 逆温的利与弊

  1. 利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有：①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。

  2. 弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。

 

四. 判读与应用

  1. 判读：（1）在对流层中，出现了气温随高度的增加而升高的现象。

    （2）在对流层中，高度每上升100米，气温下降幅度小于。假设近地面温度为，高空中某一高度理论温度为，实际温度为，若，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温。

  2. 应用实例分析

    例1：在风速大致相同，而气温垂直分布的A、B、C、D四种情况下，最有利于某工厂68米高的烟囱灰尘扩散的是

 

20m

40m

60m

80m

100m

A

B

C

D

    解析：主要通过看68米高度以上气温的垂直分布状况，上冷下热即呈正常分布时有利于气流的扩散，上热下冷即呈逆温分布时不利于气流的扩散。对照A、B、C、D四项气温的垂直分布情况，可以得知A、B、D三项在米高度存在着逆温现象，故只有C项才有利于工厂灰尘的扩散。

    答案：C

    例2：读某城某日清晨低层大气剖面图（单位：），回答：

图中数值单位：商业区居民区     近郊工业区        农田区

    （1）图中气温分布异常部分是①②③中的___________，判断的理由是______________

____________。

    （2）该城市工业高度集中，汽车数以百万计，当天发生了重大的烟雾事件，造成这一事件的人为原因是___________；气象原因是___________________；地形原因是_________________。

    （3）在商业区、居民区、近郊工业区、农田区域中，烟雾浓度最大的是___________。

    解析：（1）从图中可以看出随高度的上升①③两处气温都是下降的；②处气温是上升的。（2）工厂排放的大气污染物、汽车排放的尾气是产生烟雾的物质来源；逆温的存在像盖子一样阻止了向上的湍流扩散，对污染物的扩散会造成很不利的影响，加重了低层大气的污染；低洼的地形不利于气流的扩散，高空的风对污染物的稀释作用不明显。（3）商业区和居民区是汽车尾气的主要发生地，近郊工业区是工业大气污染物的排放地，逆温的存在使污染物不易被扩散，且近郊工业区又处于商业区、居民区的下风地带，所以烟雾浓度为最大。

    答案：（1）②        ②处的温度随高度增加而上升

    （2）工厂排放大量煤烟、粉尘，汽车排放的尾气，使凝结核增多，烟雾弥漫            ②处的气温下部低于上部即存在逆温，抑制了气流的上升，不利于扩散，加重了低层大气的污染           商业区、居民区位于低洼地，气流不易扩散，加重了污染程度

    （3）近郊工业区