气象学与气候学：第二章大气的热能和温度.pptx

第二章大气的热能和温度本章将深入探讨大气中热能的来源、传递方式，以及温度变化规律。我们将了解太阳辐射、地球辐射、大气吸收和散射，以及这些因素如何影响全球温度分布。同时，我们将研究不同时间尺度下的温度变化，包括昼夜温差、季节变化、以及全球气候变化。kh作者：

热量的来源太阳辐射太阳是地球的主要能量来源。太阳辐射以电磁波的形式传输到地球，包含多种波长。地球内部热能地球内部的热能主要来自地球形成初期和放射性物质的衰变。这些热能通过火山爆发、温泉等形式释放到地球表面。

太阳辐射的特点太阳辐射是地球能量的主要来源。太阳辐射具有以下特点：太阳辐射是电磁波，波长范围从紫外线到红外线。太阳辐射强度随太阳高度角的变化而变化。太阳辐射穿过大气层时会被吸收、散射和反射。太阳辐射在地球表面分布不均匀。

地球表面对太阳辐射的吸收大气吸收大气层中的气体，如二氧化碳、水蒸气和臭氧，会吸收部分太阳辐射。云层反射云层会反射一部分太阳辐射回太空，减少到达地表的辐射量。地面吸收地球表面，包括陆地、海洋和冰雪，会吸收一部分太阳辐射，将其转化为热能。吸收率差异不同地表类型对太阳辐射的吸收率不同，例如，深色表面比浅色表面吸收更多辐射。

地球表面的热量分配地球表面的热量分配并不均匀。赤道地区接受的太阳辐射最多，两极地区接受的太阳辐射最少。不同的纬度地区，地表热量接收量不同，导致了全球不同地区的温度差异。纬度热量接收量赤道最高中纬度中等两极最低此外，地形、海陆分布、植被覆盖等因素也会影响地表热量分配。

大气层的热量分配大气层并非均匀吸收太阳辐射，不同高度的热量分配存在差异。对流层主要通过对流传热，温度随高度降低。平流层由于臭氧层吸收紫外线，温度随高度上升。中间层和热层温度再次下降，热层顶温度最高，但气体稀薄。

温度的概念和测量温度的概念温度是衡量物体冷热程度的物理量，反映了物体内部微观粒子热运动的剧烈程度。温度的测量使用温度计测量温度，温度计的刻度表示不同的温度值，常用的温度单位有摄氏度、华氏度和开氏度。

温度的单位转换温度的常用单位有摄氏度（℃）、华氏度（℉）和开尔文（K）。1摄氏度以水的三相点为0℃，沸点为100℃。2华氏度以水的冰点为32℉，沸点为212℉。3开尔文以绝对零度为零点，每个开尔文等于摄氏度的1度。温度单位之间可以相互转换。摄氏度与华氏度的转换公式为：℉=9/5℃+32；摄氏度与开尔文的转换公式为：K=℃+273.15。

温度的垂直分布温度垂直分布是指随着高度的增加，气温的变化规律。通常情况下，气温随高度的增加而下降，但在大气层中也存在着逆温现象。

温度的水平分布温度的水平分布是指地球表面同一时间不同地点的温度差异。温度水平分布受纬度、海陆分布、地形、洋流等因素的影响。纬度赤道地区温度高，两极地区温度低海陆分布海洋比陆地升温慢，降温也慢地形海拔越高，气温越低洋流暖流流经地区温度较高，寒流流经地区温度较低由于这些因素的影响，地球表面温度水平分布呈现出一定的规律性。例如，赤道地区温度最高，两极地区温度最低；大陆内部温度变化剧烈，海洋上温度变化平缓。

温度的日变化1日出太阳升起后，地面开始吸收太阳辐射，温度逐渐升高。2午后太阳辐射最强，地面温度达到最高值，空气温度也随之升高。3夜晚太阳落下后，地面停止吸收太阳辐射，温度开始下降，直至夜间最低温度。

温度的年变化地球绕太阳公转导致地球接收太阳辐射量随时间变化，产生季节更替，也影响温度变化。一年中，温度最高出现在夏季，最低出现在冬季。1夏季太阳高度角大，日照时间长2秋季太阳高度角减小，日照时间缩短3冬季太阳高度角最小，日照时间最短4春季太阳高度角增大，日照时间延长地球表面不同纬度地区接收太阳辐射量不同，导致温度年变化幅度不同。赤道地区年温差较小，两极地区年温差较大。

温度的影响因素纬度纬度影响太阳辐射量，进而影响地表温度。赤道地区太阳辐射最强，温度较高，两极地区太阳辐射最弱，温度较低。海陆分布海洋比热容大，升温慢，降温也慢，因此沿海地区温度变化较小，大陆内部温度变化较大。地形山地海拔较高，气温较低，山谷海拔较低，气温较高。地形对气流运动也有影响，进而影响温度分布。洋流暖流会将热量带到高纬度地区，使该地区温度升高；寒流会将冷量带到低纬度地区，使该地区温度降低。

热量在大气中的传输1对流传热热量通过气流的运动进行传递，是热量在大气中传输的主要方式。2辐射传热热量以电磁波的形式进行传递，是地球表面和大气之间主要的热量传递方式。3导热传热热量通过物质分子的热运动进行传递，在大气中只占很小比例，主要发生在地表和近地层。

对流传热11.热量传递方式对流传热是热量通过流体（气体或液体）的运动而传递的方式。流体运动可以是自然对流或强制对流。22.热量传递原理热量从温度较高的区域传递到温度较低的区域，流体的密度发