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逆温层

科普小知识2021-12-29 13:03:54
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通常大气对流层内的气温是随高度呈递减速关系。但是在某些特殊条件下,如在空气下沉、辐射冷却、空中热气流流向地面、近地层扰动等因素的影响下,高层气温反而高于低层气温,这种现象称为逆温。逆温的类型有辐射逆温、下沉逆温、湍流逆温、平流逆温和锋面逆温。出现逆温现象的一层气体,称为逆温层。

中文名称:逆温层

外文名称:temperatureinversion

又称:大气逆温层

类型:辐射逆温、平流逆温、湍流逆温等

1、简介


逆温层

通常大气对流层内的气温是随高度呈递减速关系。但是在某些特殊条件下,如在空气下沉、辐射冷却、空中热气流流向地面、近地层扰动等因素的影响下,高层气温反而高于低层气温,这种现象称为逆温。逆温的类型有辐射逆温、下沉逆温、湍流逆温、平流逆温和锋面逆温。出现逆温现象的一层气体,称为逆温层。

在逆温层内,空气密度随高度增加而迅速减小。逆温层的物理特征是气体状态稳定,对气体上下对流过程有抑制作用。对流层内的逆温层高度通常在100-200米上下。由于逆温层对空气对流有强烈的抑制作用,所以极其不利于大气污染物的扩散。由于大量气溶胶粒子和水汽积聚在逆温层下面,因此近地面层极易形成烟雾。

2、成因

逆温层的出现主要是空气下沉,绝热增温所引起。因此,受高压脊(如副热带高压脊、大陆性反气旋南下)或热带气旋外围下沉气流区支配下,都有机会出现逆温层。逆温层通常出现於对流层低层,厚度较薄,大约几百至1千米左右。

3、类型

逆温的类型有辐射逆温、下沉逆温、湍流逆温、平流逆温和锋面逆温。出现逆温现象的一层气体,称为逆温层。

辐射逆温

因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。在晴朗无风或微风的夜晚,地面因辐射冷却而降温,与地面接近的气层冷却降温最强烈,而上层的空气冷却降温缓慢,因此使低层大气产生逆温现象。辐射逆温一般日出后,逆温就逐渐消失了。

平流逆温

由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温。当暖空气流到冷的地面上时,暖空气与冷地面之间不断进行热量交换。暖空气下层受冷地面影响最大,气温降低最强烈,上层降温缓慢,从而形成逆温。平流逆温的强度,主要决定于暖空气与冷地面之间的温差。温差愈大,逆温愈强。

湍流逆温

因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温。当气层的气温直减率小于干绝热直减率时,经湍流混合后,气层的温度分布逐渐接近干绝热直减率。因湍流上升的空气按干绝热直减率降低温度。空气上升到混合层顶部时,它的温度比周围的气温低,混合的结果,使上层气温降低;空气下沉时,情况相反,致使下层气温升高。这样就在湍流减弱层,出现逆温。

下沉逆温

因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温。当某气层产生下沉运动时,因气压逐渐增大,以及由于气层向水平方向扩散,使气层厚度减小。若气层下沉过程是绝热过程,且气层内各部分空气的相对位置不变。这时空气层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大,致使其顶部绝热增温的幅度大于底部(图中H>H′)。因此,当气层下沉到某一高度时,气层顶部的气温高于底部,而形成逆温。下沉逆温多出现在高压控制的地区,其范围广,逆温层厚度大,逆温持续时间长。

锋面逆温

锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带,暖气团位于锋面之上,冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上,便形成逆温。

在自然界,逆温的形成常常是几种原因共同作用的结果。无论逆温是怎样形成的,只要逆温出现,对天气均有一定影响。逆温层能阻碍空气的垂直运动;大量烟尘、水汽等聚集在逆温层下面,使能见度变坏,也易造成大气污染。

地形逆温

多发生在山谷或盆地。夜晚山坡上降温快,冷空气沿斜坡流入低谷和盆地,使原来的较暖的空气受挤抬升,出现的温度倒置现象。

4、危害

在逆温层中,较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面,形成一种极其稳定的空气层,就象一个锅盖一样,笼罩在近地层的上空,严重地阻碍着空气的对流运动,由于这种原因,近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体,上天无路,入地无门,只有飘浮在逆温层下面的空气层中,有利于云雾的形成,而降低了能见度,给交通运输带来麻烦,更严重的是,使空气中的污染物不能及时扩散开去,加重大气污染,给人们的生命财产带来危害。近代世界上所发生的重大公害事件中,就有一半以上与逆温层的影响有关。

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