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“高处不胜寒”的气温秘密

原创
气象
中国科普博览

出品:科普中国

作者:气象万千科普团队

监制:中国科普博览

大气的主要热源是在地球表面,距离地面越远,气温就越低,气温随着高度增加而降低。难怪,宋朝苏东坡发出了感叹:“高处不胜寒”。在山地,不同海拔高度地点的气温也是随海拔高度降低的,不过在山地的测点与低处平原的测点都接近地面热源。

一、“高处不胜寒”的气温秘密

为什么也会有这种温度差别呢?原因是山地凸出于自由大气中,高山上的温度除了受本身的地面热原影响外,还受到自由大气温度的调节作用。山越高,山地地面温度与自由大气温度的差值就越大,自由大气对山地气温的调节作用就越明显。

庐山云雾缭绕(图片来源:veer图库)

例如,庐山比九江高出1132米,冬季1月平均温度却从4.2℃降到-0.2℃;夏季7月从29.4℃降到22.5℃。冬季降低了4.4℃,夏季降低6.9℃。

我们把两个地点的温度差除以它们的高度差(以100米为单位),就得到它们之间气温的温度梯度,九江与庐山的温度梯度1月是-0.39℃/100米,7月是-0.61℃/100米。

温度梯度不仅随季节变化,而且随地形具体情况也有很大差异,例如,在秦岭北坡就小于南坡,北坡年平均温度梯度-0.45℃/100米,南坡却有-0.54℃/100米。主要原因是在冬季,北坡有冷空气经常聚集,减少了盆地与高山的温度差值。

北坡冬季月温度梯度只有-0.34℃/100米,而南坡处在冷气流的北风位置,1月仍有-0.54℃/100米,但在夏季这种情况并不存在,南北坡温度梯度都是-0.55℃/100米。

另外,由于自由大气的调节作用,高山上的温度年变化和日变化也是随高度的增加而减少的,用最热月温度减去最冷月的温度的差值表示年变化,称为年较差。九江的年较差为25.2℃,到庐山就降到22.7℃,年较差不仅随高度减少也可因坡向不同而有差别。

秦岭以北的西安年较差达27.6℃,到华山降到24.2℃,可是在秦岭以南的安康年较差只有24.2℃,与华山几乎没有差别。当然,这与安康纬度偏南,云、雾及降水较多的也有很大关系。

二、从赤道到极地的温度变化

由于太阳辐射是随纬度增加而减少的,所以,就整个地球来说,气温是从赤道向两极递减的。不过这个规律往往受到其他因素干扰,在同一纬度上,温度并不一定相等。特别是在高纬度地区,海陆间的温度相差很大。

赤道(左)和极地(右)(图片来源:veer图库)

为了说明单纯的纬度对温度的影响,人们就以纬度平均气温来比较,办法是从各月与年等温线图上,求取每隔10°纬度圈上等距点的温度,然后加以平均,就可以得到各纬度的纬度平均气温。通常是计算0°、10°、20°、30°直到80°的纬度平均气温。

这样做的好处就是把纬度以外的影响互相抵消掉了,只剩下纬度的影响。从纬度平均气温看,气温随纬度增加而降低的规律就十分明显。

例如,全年纬度平均气温,无论在南北半球,都是从赤道向两极逐渐降低的。赤道是26.2℃,到纬度58°附近变成负值,到极地都在-20℃以下。不过有趣的是,地球最热的纬度并不是赤道,而是在北半球纬度10°的地方,这个纬度被称为“热赤道”。

赤道只有在北半球冬季才是最热的纬度,到7月份,最热的平均气温已经移到北纬20°。在南半球,因为海洋面积大,纬度平均气温随纬度增加而降低的规律更加明显。

气温的年较差是一年中最热月平均气温与最冷月平均气温的差值。从热赤道向两极年较差是增加的。西沙(北纬16°50′)年较差只有6.0℃,漠河(北纬53°28′)却高达50.0℃。

这个特点与冬夏季太阳辐射的差值向极地增加有直接关系。不过南半球各纬度的年较差都比北半球小,这与南半球海洋面积远远大于陆地面积的情况有很大关系。

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评论
无限探索者
少师级
高处不胜寒是两大原因的共同作用,大气厚可以保存热量,高处大气稀薄;大地可以辐射热量,高处离大地远。
2022-08-19
冲冲
太傅级
温度梯度不仅随季节变化,而且随地形具体情况也有很大差异!
2022-09-13
坦 荡 荡
进士级
大气的主要热源是在地球表面,距离地面越远,气温就越低,气温随着高度增加而降低。
2022-09-13