PDF《天气与气候》

天气与气候 大气温度 三种温标 一般说,温度表示物体冷热的程度,这只是从现象上说.

从科学意义上 讲,温度实际上是表示物体分子运动的速度,它反映物体内能的大小.当物 体获得热量时内能增加,温度就升高;

当物体失去热量时,内能减少,温度 就降低.所以,物体温度的升降取决于外来热量的多少.物体的温度条件, 还取决于该物体的比热大小.以同样多的热量给予比热大的物体,它的温度 升高得少;

而给予比热小的物体,它的温度升高就大. 用来测量温度的单位是度.经常使用的有三种温标,一是摄氏温标.它 把在标准压力下纯水溶解和纯水沸腾的温度作为基点,把两个基点之间的距 离分成

100 等分.纯水溶解的温度定为 0℃,而纯水沸腾的温度定为 100℃, 它们之间每一等分称 1℃. 水的溶解点相当于 32°F,而沸腾点相当于 212°F.所以华氏温标基点 间的距离分成为

180 等分. 恺氏温标又称为绝对温标.在这个温标上,把干空气体积变成零的温度 取为 0°K,它相当于-273℃,水的融解点相当于 273°K,而沸腾相当于

373 °K. 在气象学和人们的生活中,常用摄氏温标.但是在说英语的国家,如英 国、美国、加拿大、澳大利亚和印度等国,多采用华氏温标.而在科学研究 中,最好使用恺氏温标. 三种温标之间的关系是: 如果要从一种温标换算成另一种温标.则可按下面的公式进行. 其中,t、x、T 分别表示摄氏温标、华氏温标和恺氏温标的数值. 气温、地温和水温的关系 人们通常用大气温度来表示大气的冷热程度,称为大气温度或气温.这 是为了区别于土壤温度(土温)和水体温度(水温)来说的.如果不是为了 这种区别,我们说温度,就是指气温,也不会造成人们误解. 因为大气的热量主要要来自地面,地面的性质和状况又有很大差别,海 洋和陆地,高山和平原,沙漠和森林,潮湿地区和干燥地区等等,不同的地 面情况对大气温度的影响也不相同. 海洋和陆地的差别最有代表意义.例如,在某一纬度上到达地面的太阳 辐射能量相同,可是结果并不一样.陆地上剧烈升温,海洋上升温却十分和 缓,为什么呢?仔细分析,至少有以下原因: 第一,陆地的反射率大于海洋水面.导致陆地实际吸收的太阳辐射比海 洋少 10%~20%,由于这个原因,陆地升温应比海洋大,而冷却则比海洋快. 第二,陆地对各种波长的太阳辐射都不透明,吸收的太阳辐射都用在加 热很薄的陆地表面.水面虽然对红色光和红外线不透明,但对可见光其余部 分和达到水面的紫外线都是透明的,这一部分辐射能量可以达到海洋的深 层. 第三,岩石和土壤都是不良导体,传导到土壤下层的热量很少.水却相 反,有很高的传导本领,得到的太阳辐射能很快地向下层传导. 第四,岩石和土壤不能上下左右流动,海洋上却有波浪、洋流和对流进 行热量的水平输送和垂直交换. 第五,岩石和土壤的比热,小于水体的比热.岩石的比热约为 0.8368 焦/克・度;

水比热是 4.184 焦/克・度.如果将 4.184 焦热量给

1 克水, 温度可升高 1℃;

如果将 4.184 焦热量给

1 克岩石,温度可升高 5℃. 第二到第五个原因,使陆地得到的太阳辐射只集中于表层,导致地面迅 速而剧烈地升温,从而加强了地面和大气的感热交换.而水面则将太阳辐射 的一部分向下层传播,使水温不断升高,传给大气的感热自然减少. 第六,海面有充足的水源供应,蒸发强烈,消耗了水面很多热量,使水 温升不高,减少了空气的感热交换,但是热量多以潜热形式被带到大气中. 感热是可以感觉到的热量,能立即使气温升高;