逆温现象(逆温现象的积极影响)学会了吗
不管是在即将过去的冬日,还是在年味渐浓的当下,摸出口袋里的手机查看近几日天气,除了或冷或暖的气温,你是否也常被兀然醒目的“霾”字吸引了注意呢?是否也得在出门时戴上因
不管是在即将过去的冬日,还是在年味渐浓的当下,摸出口袋里的手机查看近几日天气,除了或冷或暖的气温,你是否也常被兀然醒目的“霾”字吸引了注意呢?是否也得在出门时戴上因疫情已百看生厌的口罩呢?是否也会仰头找寻灰色背后的湛蓝呢?这一切都是因为到了冬季,
逆温在城市出现的频率有所上升,而冬季雾霾多和逆温脱不了关系。
1952年12月,因逆温而产生的伦敦烟雾事件除了造成雾霾外,逆温时会带来更加恐怖的影响:1952年发生在英国伦敦的烟雾事件就与大雾和逆温有关,工厂和千家万户排出的烟尘、二氧化硫滞留在城市上空,4天内有5000
人死亡;美国的工业小镇多诺拉,于1948年10月连续4天逆温,工厂及居民排放的空气污染物硫氧化物和烟尘不能及时扩散,使只有14000人的小镇,4天内有5900人患病,20多人死亡;洛杉矶光化学烟雾和比利时的马斯河谷烟雾事件背后也都有着逆温在“撺掇”。
说了那么多,逆温现象到底是什么呢?它又是如何改变我们的生活的呢?接下来,就让我们一同来探寻逆温现像的奥秘逆温者,何许“人”也?在对流层,气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低, 大约每升高100米,气温降低0.6°C,但这不一定成立。
对流层中会出现气温随高度增加而上升的现象,地面上也会出现气温随高度增加,降温变化率小于0.6°C/100 m的现象,这两种现象统称为逆温。
逆温大家族,兄弟姐妹有几多?逆温并非孤身一人闯荡江湖,四海之内它的亲友可不少逆温层按其形成可分为常见的“辐射逆温”、“平流逆温”、“锋面逆温”等逆温现象以由于地面强烈辐射冷却而形成的辐射逆温最为常见此外还有。
“乱流逆温”,“下沉逆温”等。逆温家族成员如此之多,它们遍布祖国的大江南北。处于不同时间逆温家族成员们也有着各自不同的特点。
下面简要地介绍一下常见的三种逆温现象:辐射逆温、平流逆温、锋面逆温辐射逆温
辐射逆温是空气自下而上被冷却,近地面气层降温多,远地面气层降温少,因而形成自地面开始的逆温。这种逆温在陆地上常年可见,黎明时最强,日出后随太阳辐射逐渐加强,地面增温,逆温便自下而上逐渐消失。平流逆温
平流逆温是当一团温暖的空气吹过一个比它温度低的地方,下层空气的热量被下垫面吸收,上层空气的温度依旧比较高,因此呈现出下冷上热的逆温状态。锋面逆温
在锋面逆温中,冷暖空气的接触部分被称作锋面,这是一个狭窄的接触面,属于气温的的过渡地带由于暖气团自身比较轻,所以在挤压时会上升,于是会呈现出冷在下,暖在上的逆温结构走南闯北,几度春秋, 找寻逆温的秘密。
研究人员按行政区分布以及地理位置和气候特征差异,将我国分为六大地区,并分别选取各地区代表性城市作为研究站点研究人员从ERA5数据中获取每个站点逐时温度廓线数据,对于不同海拔的站点,在根据压高方程将位势高度转换为几何高度后,使初始高度均加上观测站点的高度,并在按站点所对应的格点提取温度数据后,计算逆温特征。
研究中均取地表向上第一层逆温用作后续分析采用CMA探空数据计算逆温特征时,取和ERA5相对应气压层的温度数据计算,采用 Wyoming 探空数据计算逆温特征时,取邻近ERA5对应气压层的数据计算最终以站点相对应时刻ERA5数据和探空数据所得的结果做验证分析。
研究中的冬季选取12月至次年2月,春季 3-5月,夏季 6-8 月,秋季9-11月
中国的研究站点分布由数据可以得出我国逆温现象的时空分布特点:冬季逆温最为频繁,逆温频率差异与地形地貌和天气条件关系较大,西南地区逆温频率多为 20%以下,东部地区较多大于40%西北地区克拉玛依、乌鲁木齐与华东、华南沿海地区逆温强度最大,厚度最厚,整体多在1.5 ℃和300 m以上,西南地区逆温厚度达到300 m的范围最小。
各地区逆温强度和厚度会因气候、天气条件和地形的影响而不同。
逆温的兄弟姐妹遍布五湖四海,逆温大家族自然也有着非比寻常的影响力那么逆温对我们的影响究竟是好是坏呢?祸国殃民or富国利民? 探访双面逆温前文中我们提过,不少城市空气污染事件背后都有着逆温的影子,可见提到逆温,不得不提的一个消极影响就是大气污染。
为什么逆温现象会导致大气污染,我们先要了解大气上冷下暖垂直分布的意义:暖空气密度小,冷空气密度大,处在上面的冷空气就会往下落,处在下面的暖空气就会往上飘,空气对流就这样产生了,这样近地面的脏空气就能与高空处新鲜的空气有个交换,相当于一个天然的换气扇。
空气密度的差异会导致对流然而逆温现象阻碍了空气的垂直对流运动,对城市的气象环境和大气环境产生影响,例如,在逆温层中,污染物的扩散能力减弱,从而影响空气质量,加剧了大气污染状况逆温现象可以妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散,几十米甚至几百米厚的逆温层像一层厚厚的被子罩在城市的上空,近地面的污染物“无路可走”,只好“原地不动”,越积越厚,烟尘遮天蔽日,空气污染势必加重。
同时,如果连续出现几天逆温,空气污染物就会大量积累,易发生空气污染中毒事件。
但是逆温也不是只有消极影响,它也有着不少积极影响呢一个逆温现象有利的例子是抑制沙尘暴的发生沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动除此之外,逆温现象阻碍了空气的垂直对流运动,也使大风不易产生;有利于对流层飞机的飞行。
飞机主要是在平流层中飞行,但飞机起降需经过对流层,逆温使空气对流减弱,阴晴雨雪变少,因此飞机的起降更加安全;逆温也可以应用于谷物种植提高产量及质量当山谷当中出现逆温状态时,山坡上某一段就可以达到比较高的温度,因此在该段种植农作物能够有效提高农作物存活概率。
逆温现象的积极影响除此之外,逆温现象在冬季气候研究中也起着关键的作用:首先,逆温现象可以揭示冬季的气候特征,例如,逆温强度和厚度在夜间要大于白天,逆温强度最强区域出现在乌鲁木齐西北部,逆温厚度最厚区域出现在乌鲁木齐西北部和乌鲁木齐河谷地区,其中逆温强度为逆温结束层减去逆温开始层所对应的温度,即逆温的温差。
逆温厚度为逆温层顶部减去底部高度,即逆温的范围逆温强度与厚度的不同可以揭示温度的变化程度与范围,进而揭示气候特征其次,逆温现象可以揭示冬季的大气污染物浓度逆温层对污染物的扩散起着抑制作用,直接关系着地面污染程度。
逆温研究的未来我们可以预见,未来的发展方向一是侧重长时间的逆温研究,减少偶然性,为气候变化研究提供参考;二是开展逆温对大气污染的定量研究,为大气污染预报预警提供依据相信在不久的将来,我们可以通过逆温研究来预测大气污染和气温变化,提前做好准备。
参考文献:1. 逆温与大气污染.中学地理学科网 2013-10-242. 杨彬.逆温与大气污染[N].东北师大学报(自然科学版),1991(1):109-1123. 任国玉.气候变化对重污染天气产生哪些影响.环境资源部.2017-02-28
4. 万超悦,徐婷婷,王艳,刘甚蓝,杨复沫.中国大气逆温的时空分布特征 [J/OL].高原气象. 2023-09-08机械与动力工程学院团委学生会荣誉出品文案:王琳慧、梁弼城编辑:林动责任编辑:黄炎康★
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- 编辑:李松一
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