大气的受热、热力环流与天气系统

本节导读

气候和天气是地理试卷里的常客。这一节讲的是大气运动的基础：大气是怎样分层的，大气的热量从哪里来，空气为什么会流动，以及锋面、气旋、反气旋这些天气系统会带来什么样的天气。选择题常考各层大气的特点、受热过程中几种辐射的关系、热力环流中气压高低的判断，以及冷锋、暖锋的天气特征。

这些内容都有清晰的因果链：热量的差异导致气压的差异，气压的差异导致空气的流动，空气的流动决定了天气。学完这一节，你应该能画出受热过程的示意图，能用“热上升、冷下沉”判断气压高低和风向，并能说出冷锋、暖锋、气旋、反气旋各自带来的天气。

大气的垂直分层

根据温度、密度和运动状况的差异，大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气三层：

大气层	高度范围	气温变化	主要特点
对流层	低纬度 17—18 千米，中纬度 10—12 千米，高纬度 8—9 千米	随高度升高而降低	对流运动显著，天气现象复杂多变，几乎所有的水汽和杂质集中在这一层
平流层	从对流层顶到约 50 千米	随高度升高而升高	大气平稳，以水平运动为主，利于高空飞行，臭氧层能吸收紫外线
高层大气	平流层顶以上	先降后升	有电离层，能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用

对流层与人类的关系最密切。在对流层里，平均每上升 100 米，气温约降低 0.6 ℃。

大气的受热过程

大气的热量最终来自太阳，但直接的热源不是太阳辐射，过程如下：

• 太阳辐射是短波辐射，大部分能穿过大气，到达地面。
• 地面吸收太阳辐射增温，再以长波辐射的形式向大气放热。这就是地面辐射，它是对流层大气的主要、直接热源。
• 大气吸收地面辐射增温，同时向地面发出大气逆辐射，把一部分热量还给地面，对地面起保温作用。

可以把这个过程简单记为：太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地。

大气对太阳辐射还有削弱作用：吸收（臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线）、反射（云层的反射作用最强）和散射（蓝紫光最容易被散射，所以晴天的天空呈蔚蓝色）。

热力环流

由于地面冷热不均而形成的空气环流，叫做热力环流。它是大气运动最简单的形式，形成过程是：

1. 受热的地方，空气膨胀上升，近地面形成低压，高空形成高压。
2. 冷却的地方，空气收缩下沉，近地面形成高压，高空形成低压。
3. 同一水平面上，空气从高压流向低压，于是形成了环流。

常见的实例

• 城市热岛环流：城区气温高，空气上升，近地面形成低压，郊区的空气流向城区；高空则相反，由城区流向郊区。
• 海陆风：白天陆地比海洋增温快，陆地近地面气压低，风从海洋吹向陆地，这是海风；夜晚陆地比海洋降温快，风从陆地吹向海洋，这是陆风。
• 山谷风：白天山坡比山谷增温快，风从山谷吹向山坡，这是谷风；夜晚相反，是山风。

风的命名按风的来向，海风是从海洋吹来的风。风的方向还受地转偏向力和摩擦力影响，北半球的风向偏右。等压线越密集，水平气压梯度越大，风力越大。

天气系统

锋面系统

冷气团和暖气团相遇的交界面叫做锋面。锋面有三种：

类型	特点	过境时的天气
冷锋	冷气团主动向暖气团移动	阴天、下雨、刮风、降温；过境后气压升高、天气转晴
暖锋	暖气团主动向冷气团移动	连续性降水；过境后气温升高、气压下降
准静止锋	冷暖气团势力相当，锋面很少移动	持续阴雨