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微动态丨气象预报，报的到底是哪里的温度？

来源：科普中国

出品：科普中国

作者：气象万千科普团队


(资料图片)

监制：中国科普博览

气温就是空气的温度。从物理学的角度说，气温是表示空气冷热程度的物理量，是空气分子平均动能大小的一种量度。一般生活中所说的气温，是指气象观测所用的百叶箱中离地面1.5米高处的温度。这个温度基本上反映了观测地点(当地)的气温。

百叶箱测气温（图片来源：见水印）

一、到底何为气温？

十九世纪三十年代，英国植物学家布朗用显微镜观察到，花粉在水面永无休止地作无规则的运动，这就是人所共知的布朗运动。人们还发现，往含有固体微粒的溶液加热，温度越高，布朗运动就越激烈。空气也是这样，当空气获得热量时，它的分子平均动能就增加，气温也就升高；反之，当空气失去热量时，它的分子平均动能就减小，气温也就随之降低。

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。

二、气温、地温和水温 ，傻傻分不清楚

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焦热量约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；潜热暂不能升温，只有当水汽凝结时，才能释放潜热，加热大气。

由此可见，即使在同样太阳辐射条件下，地温和水温之间仍有很大差别。它们的大气热量交换方式(是感热还是潜热)和数量都不相同，从而产生天气和气候的差异。

沙子的温度（图片来源：Veer图库）

地球上天气和气候的差异，并不仅仅发生在海洋和陆地之间，即使都在陆地上，沙漠和森林，荒地和农田，干燥地区和潮湿地区，山脉的向风坡和背风坡，阳坡和阴坡等等，天气和气候也不相同。但是，在一定程度上都与地面干燥或潮湿情况有关。

相对干燥的地面更接近一般陆地表面情况，相对潮湿的地面更接近水面的情况，只是差别没有陆地和海洋对比那样突出罢了。

三、冬暖夏凉与冬冷夏热的秘密

我们已经知道海洋和陆地温度有很大差别。海洋对温度有很大的调节功能，当太阳辐射强的时候，海洋能吸收大部分辐射热。并通过海水内部的热量交换，将大量热量储存起来。当太阳辐射减弱的时候，海洋又能将储存的热量释放出来。

所以，海洋与陆地相比，有冬暖夏凉的特点，陆地则是冬冷夏热，地球表面海陆分布很不均匀，北半球陆地面积比南半球约大一倍，海洋面积则比南半球小，所以，北半球夏季比南半球热，冬季比南半球冷。北半球夏季平均温度22.4℃，南半球只有17.1℃，北半球冬季平均温度8.1℃，南半球却有9.7℃。

在高纬度大陆的影响冬季比夏季显著，冬季大陆降温剧烈，而夏季升温却不很大。例如，在北纬40°附近，沿海的天津1月为-4.0℃，向内陆到呼和浩特降到-8.1℃(订正到海平面)，共降低了4.1℃，而在7月天津是26.4℃，到呼和浩特升到27.9℃，只升高1.5℃。

在低纬度，大陆的影响夏季比冬季显著，夏季大陆升温剧烈，而冬季降温却不大。例如，在北纬30°附近，7月杭州气温28.4℃，武汉28.8℃，共升高了0.4℃，而1月都是4.1℃。海陆影响在各个纬度之间有不同效果，说明海洋对气温的调节作用，在不同纬度不同季节都不相同。

关键词： 太阳辐射 分子平均动能 大气温度

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