一、什么是逆温
一般情况下,对流层的气温随高度的增加而降低,平均垂直递减率为0.6℃/100米。这种大气层结易发生空气对流运动,可将近地面的污染物带到高空乃至远方疏散,从而使城市上空污染程度降低。因而在通常情况下,城市上空为轻度污染,对于人体健康影响不大。但在一定条件下,会出现在对流层某一高度范围内气温随高度增加而升高的反常现象,这就是逆温。
二、逆温的分类及其成因
根据逆温的成因不同,可将其分为辐射逆温、地形逆温、平流逆温、锋面逆温、下沉逆温、湍流逆温等类型,下面分别加以介绍。
1.辐射逆温
由于地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。在晴朗(或少云)无风(或微风)的夜晚,大气逆辐射弱,地面因辐射散失掉大量热量,很快冷却下来。此时,与地面接近的空气冷却最为强烈;离地面越远,降温幅度越小,致使近地面空气的温度自下而上逐渐升高,产生自地面开始的逆温现象。辐射逆温的垂直厚度可从数十米到数百米,一般黎明前逆温层最厚。夏季昼长夜短,逆温层较薄,消失也快;冬季夜长,逆温层较厚,消失较慢。这种逆温在中高纬度地区大陆上均能发生,特别是在沙漠地区经常出现,尤以冬季最强。
2.地形逆温
在盆地或谷地中,由于日落后山坡地面比同高度的自由大气散热快,使得贴近山坡地面的空气冷却较快。冷空气沿斜坡滑入盆地或谷地底部,迫使底部暖空气抬升,形成下冷上暖的地形逆温。
3.平流逆温
由于暖空气平流到冷的下垫面上而形成的逆温,称为平流逆温。当暖气团移动到冷地面之上时,底层空气因受冷地面影响而迅速降温,上层空气因离地面较远,降温慢且降温幅度小,从而形成逆温。平流逆温也是由地面开始逐渐向上扩展的,其强弱由暖气团和冷地面的温差决定,温差越大,逆温越强。冬半年,在中纬度的沿海地区,由于海陆的温差较大,当海上的暖湿气团移动到寒冷的大陆表面上时,常出现较强的平流逆温,并且常伴随平流雾的形成。与辐射逆温不同,出现平流雾时,不但不要求晴朗少云,而且风速也可以较大。
4.锋面逆温
锋面形成后,暖气团在上,冷气团在下,这样锋面上下的温度就出现了差异,从而形成锋面逆温。由于锋面总是向冷气团一侧倾斜,因此锋面逆温只能在冷气团控制的地区内观测到。锋面逆温常出现在锋面过境时,准静止锋控制地区更加明显。
5.下沉逆温
当某一气层发生下沉运动时,随高度下降气压逐渐增大,加上水平方向上的辐散,使其厚度减小。如果气层下沉过程是绝热的,而且气层内各部分空气的相对位置不变,使得空气层上部下沉的距离比下部下沉的距离大,导致其上部的绝热增温比下部要多。于是可能出现下面的情况:当气层到达某一高度上时,气层上部的温度高于下部的温度,而形成逆温。这种因气层整体下沉而形成的逆温称为下沉逆温。其特点是范围大,不接地而出现在某一高度上。在距离地面数百米乃至数千米的高空,下沉逆温都可能出现。在有下沉逆温时,空气下沉增温,不利于云的形成,因此天气总是晴朗的。
6.湍流逆温
由于底层空气的湍流混合,在湍流层顶部形成的逆温,称为湍流逆温。在湍流运动中,上升的空气到达混合层上部时,由于其温度按干绝热直减率(约1℃/100米)递减,其温度低于周围空气温度。混合的结果,使上层空气降温;空气下沉时,情况相反,会使下层空气增温。经过充分的湍流混合后,在湍流减弱层气温下低上高,就出现了逆温层。
三、逆温对人类的影响
1.逆温的弊
发生逆温现象的大气层称为逆温层,它像一床厚厚的被子笼罩在城市上空,阻碍大气的对流运动,致使近地面工业烟尘与SO2、汽车尾气和地面尘埃无法向上空扩散,越积越多,势必会加重近地面的大气污染,并降低大气能见度,增加酸雨出现的几率,给人们的生命财产带来危害。近代世界上所发生的几次较大的烟雾公害事件如“比利时马斯河谷烟雾事件”“美国多诺拉烟雾事件”,都与逆温层的影响有关。
2.逆温的利
(1)在某些山坡或河谷地区,逆温成为一种气候资源而得到利用。例如,我国***的伊犁谷地,逆温现象从10月持续至次年3月,长达半年之久。1月份,坡地逆温层厚达400米,逆温强度达5℃。逆温层提高了伊犁谷地冬季的气温,坡地上的多年生果树可不必埋土保护,从而避免或减轻了低温冻害;在这里发展冬暖式蔬菜大棚,可减少保温材料投入,提高经济效益;逆温层坡地还为当地牲畜提供了避寒越冬的理想场所。
(2)由于逆温层的出现会阻碍空气垂直对流运动,因此逆温可以抑制由大风、沙尘、强对流而引起的沙尘暴的发生。
(3)逆温出现在高空,对在相应空间中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,晴空万里提高了能见度,使飞行更加安全。
(作者单位:山东省惠民县第二中学)
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