介绍一下逆温现象!

逆温

大气吸收太阳短波辐射的能力很弱,而吸收地面长波辐射的能力却很强。因此,大气近地层内的温度变化主要是受地表长波辐射的影响,空气温度随地面温度的变化而自下而上的变化。一般是气温随高度的增加而降低,但在特定条件下,也会发生大气温度层结逆转的现象,即r-rd=0及r-rd<0。

①定义:气温随高度增加而增加的现象称为逆温;

②分类:根据逆温的生成过程,分为五类

a.辐射逆温:晴朗、少云无风的夜间,风速<3m/s(二级)时,地面因强烈的有效辐射而很快冷却,近地面气温下降快,较高气层冷却慢,气温下降慢,形成自地面向上发展的逆温层,称为辐射逆温。

条件:晴朗、微风、无云或云层很薄很高,使地面失去保温层,散热快又多,因而降温激烈,微风有助逆温层向上扩散,但风速<2~3m/s,如风大,上下层空气间的湍流交换加强,热量下传,不利于逆温层的形成。

(a)正常温度层结

(b)逆温开始生成,随地面辐射增强,迅速冷却,逐渐向上发展

(c)辐射达到最强时为黎明前

(d)日出后,地面增温,空气自上而下增温,逆温逐渐消失

(e)上午10时左右,逆温消失

这种逆温冬季最强,中纬度地区可达200~300m

b.下沉逆温(压缩逆温)

高压控制区较大气团下沉运动时,常使原来稳定层结的空气压缩成逆温层结。假定某高度有一气层ABCD,厚度为h,当它下沉时,由于周围大气对它的压力逐渐增大,以及由于水平辐射作用,该气层被压缩成A?0?4B?0?4C?0?4D?0?4,厚度减小为h?0?4(<h)。气层下沉过程是绝热的,则CD下沉到C?0?4D?0?4的距离h?0?4比AB到A?0?4B?0?4的距离大,使气层顶部的绝热增温大于底部,若下沉距离很大时,就可能使顶部增温的气温高于底部增温后的气温。形成逆温。如原在1000米高度(AB)稳定层结(中性)为10℃的气块,下沉到500米时(A?0?4B?0?4)底部温度上升到15℃,顶部温度上升到16℃。

下沉逆温范围广,厚度也很大,下沉气流一般达到某一高度就停止了(称为下沉运动的终止高度),所以下沉逆温多发生在高空大气中。

这种逆温常出现在反气旋区。由于强大的冷高压的水平范围很广,直径约2~3km,所以下沉逆温也出现在较大范围内,且强度也较大。因上层空气的下沉增温,常使云层蒸发、消散,因此天气十分晴朗,冬季寒潮下来以后的日子多属此种情况。高空有下沉逆温层存在时,因为少云,夜间近地面层也有利于辐射逆温的形成。

c.平流逆温:由于海陆存在温差,当海上暖空气流到陆地上空时,形成平流逆温,多发生在冬季中纬度沿海地区。

d.湍流逆温:低层空气湍流形成的逆温。空气运动结果使大气中包含的热量、水分及污染充分交换、混合形成湍流混合层。湍流混合前气温的分布如图a,r<rd,低层空气经湍流混合后,气层温度将按干绝热直减率变化,如b中CD,混合属上层,出现过渡层DE,为逆温层。

e.锋面逆温:冷暖气团相遇时,暖气团由于密度小,爬到冷气团上面去,形成倾斜的过渡区,称锋面,锋面上如温差大,会形成逆温。

4、不同温度层结下的烟型

温度层结不同,导致烟囱排出的烟雨形态不同。

①翻卷型:出现在中午前后层结处于不稳定状态(r-rd>0),扩散条件好,污染物浓度落地点距烟囱近。

②锥型:出现于多云或阴天的白天、强风、冬季的夜晚,中性层结,气温随高度变化不大,烟流呈圆椎型,污染物输送较远。r-rd≈0,r=rd。

③平展型:出现于弱晴的夜晚和早晨,大气处稳定状态,出现逆温层,烟云呈水平方向,缓慢扩散,受稳定层结控制,湍流受抑制,垂直方向很小,似带子。r<rd烟囱高,污染物输送远,烟囱低,逆温下污染物浓度大。冬、春季节微风晴天,午夜至清晨时出现。

④爬升型(屋脊型):出现在日落后傍晚,因地面辐射逆温,烟囱高度以下为逆温,上部仍为不稳定大气(保持递减层结),烟气向上扩散,而不向下扩散,一般不会造成污染。排放口r>rd,排口下方:r<rd。

⑤熏蒸型(漫烟型):出现在日出后8~10时,地面加热后,使夜间形成的逆温层从地面向上逐渐消失,即不稳定大气从地面向上逐渐发展,当发展到烟流的下边缘或更高一点时(不稳定状),烟流发生向下的强扩散,而上边缘仍处于逆温层,这时排出口下方r>0,r>rd,不稳定层结;排出上方:r<0,r<rd大气稳定。

烟囱高,逆温层出现在烟囱出口处以下高度,则可以平展型变为上升型,反之亦然。