氣溫

氣溫

氣象學上把表示空氣冷熱程度的物理量稱為空氣溫度,簡稱氣溫(air temperature)。國際上標準氣溫度量單位是攝氏度(℃)。 天氣預報中所說的氣溫,指在野外空氣流通、不受太陽直射下測得的空氣溫度(一般在百葉箱內測定)。最高氣溫是一日內氣溫的最高值,一般出現在14-15時;最低氣溫是一日內氣溫的最低值,一般出現日出前。

基本信息

定義

天氣預報中所說的氣溫,是在觀測場中離地面1.5米高的百葉箱中的溫度表上測得的,由於溫度表保持了良好的通風性並避免了陽光直接照射,因而具有較好的代表性。氣溫的差異是造成自然景觀和我們生存環境差異的主要因素之一,與我們的生活關係非常密切。

空氣溫度記錄可以表征一個地方的熱狀況特徵,無論在理論研究上,還是在國防、經濟建設的套用上都是不可缺少的。氣溫是地面氣象觀測中的所要測定的常規要素之一。氣溫有定時氣溫(基本站每日觀測4次,分別為02、08、14、20四個時次;部分測站根據實際情況,一天觀測3次,分別為08、14、20三個時次。基準站每日觀測24次),日最高、日最低氣溫。

通常人們用大氣溫度數值的大小,反映大氣的冷熱程度。我國用攝氏溫標,以℃表示,讀做攝氏度。

氣溫預報分布圖 氣溫預報分布圖

氣溫變化

氣溫變化分日變化和年變化。

日變化,最高氣溫是午後2時左右,最低氣溫是日出前後。年變化,北半球陸地上7月份最熱1月最冷,海洋上8月份最熱2月份最冷;南半球與北半球相反。

氣溫分布

從低緯度向高緯度遞減,因此等溫線與緯線大體上平行。同緯度海洋陸地的氣溫是不同的。夏季等溫線陸地上向高緯方向凸出,海洋向低緯方向凸出。

平均氣溫

河面冰雪融化 河面冰雪融化

指某一段時間內,各次觀測的氣溫值的算術平均值。根據計算時間長短不同,可有某日平均氣溫、某月平均氣溫和某年平均氣溫等。通常通過氣溫的平均情況來表達氣溫一天的狀況,這就是平均氣溫。由於不同氣象站,每天觀測次數不等,中國氣象部門統一規定,日平均氣溫是把每天02時、08時、14時、20時四次測量的氣溫求平均,還要精確到1/10度。

除了日平均氣溫,還有候(5天)、旬(10天)、月、年平均氣溫。以表達不同時段氣溫的變化特點。氣象部門每天02時、08時、14時、20時(北京時)每隔6小時進行一次觀測或者02時、05時、08時、11時、14時、17時、20時、23時每隔3小時進行氣溫觀測。為了特殊需要(如航空),甚至進行間隔1小時、半小時的氣象觀測。

①某日平均氣溫:某一天的最高氣溫和最低氣溫的平均值。

②某月平均氣溫:某一月的多日平均氣溫的平均值。

③某年平均氣溫:將某年的多日平均氣溫(或多月平均氣溫)的平均值。

極端氣溫

氣溫變化趨勢圖 氣溫變化趨勢圖

極端氣溫也叫絕對氣溫。它是指歷年中給定時段(如某日、月、年)內所出現的氣溫極端值。可分為極端最低氣溫和極端最高氣溫。

極端最低氣溫

極端最低氣溫,也叫絕對最低氣溫。

指歷年中給定時段(如某日、月、年)內所出現的最低氣溫中的最低值。根據給定時段不同,可有某日、某月和某年極端最低氣溫。如:

某月極端最低氣溫是從全月各日最低氣溫中挑出的極植;某年極端最低氣溫是從全年各日最低氣溫中挑出的極值;某日極端最低氣溫是從全天多次觀測的最低氣溫值。

如果考慮多年狀況,也有多年某日、多年某月及多年年極端最低氣溫。如,多年某日極端最低氣溫是從歷年某日最低氣溫中挑出的極值;多年某月極端最低氣溫是從歷年某月最低氣溫中挑出的極值;多年年極端最低氣溫是從歷年最低氣溫中挑出的極值。

極端最高氣溫

極端最高氣溫,也叫絕對最高氣溫。

指歷年中給定時段(如某日、月、年)內所出現的最高氣溫中的最高值。同極端最低氣溫相似,也可分為某日、某月和某年極端最高氣溫以及多年某日、多年某月和多年年極端最高氣溫。

中國出現的極端最高氣溫和極端最低氣溫

(1)中國極端最高氣溫的地方是在新疆的吐魯番盆地,新中國成立前吐魯番曾創下了47.8℃的全國記錄。以後,在1953年和1956年這兩年的7月24日,都出現過47.6℃的高溫、,1975年7月13日的吐魯番民航機場還曾觀測到目前中國的極端最高氣溫——49.6℃.

(2)中國內蒙古自治區大興安嶺的免渡河在1922年1月16日曾觀測到-50.1℃的溫度。是新中國成立前氣溫記錄中的最低值。 新中國成立後,新疆北部的富蘊氣象站在1960年1月20日以-50.7℃的低溫首次打破了免渡河的記錄,接著1月21日又以-51.5℃再創全國新記錄。中國最北的氣象站--黑龍江省漠河氣象站,1968年12月27日清晨測得了氣溫-50.9℃。在1969年2月13日漠河終於誕生了中國現有氣象資料中的極端最低氣溫記錄——-52.3℃。

最高/最低氣溫

最高氣溫是一日內氣溫的最高值,一般出現在14-15時,最低氣溫一般出現在日出前後。

地面氣象觀測的氣溫項目及其單位:定時氣溫,日最高、日最低氣溫。配有溫度計的氣象站應作氣溫的連續記錄。以攝氏度(℃)為單位,取一位小數。

影響因素

自然因素

某地氣溫除了由於太陽輻射的變化而引起的周期性變化外,還有因大氣的運動而引起的非周期性變化。實際氣溫的變化,就是這兩個方面共同作用的結果。如果前者的作用大,則氣溫顯出周期性變化;相反,就顯出非周期性變化。不過,從總的趨勢和大多數情況來看,氣溫日變化和年變化的周期性還是主要的。熱量平衡中各個分量,如輻射差額、潛熱和顯熱交換等,都受不同的控制因子影響。這些因子諸如緯度、季節等天文因子有著明顯的地帶性和周期的特性。而下墊面性質、地勢高低,以及天氣條件,如雲量多少、大氣乾濕程度等,均帶有非地帶性特徵。同時,不同地點,這些因子的影響也不相同,因而在熱量的收支變化中引起的氣溫分布也呈不均勻性。

人類影響

(1)城市下墊面(大氣底部與地表的接觸面)特性的影響

城市內大量人工構築物如鋪裝地面、各種建築牆面等,改變了下墊面的熱屬性。城市地表含水量少,熱量更多地以顯熱形式進入空氣中,導致空氣升溫。同時城市地表對太陽光的吸收率較自然地表高,能吸收更多的太陽輻射,進而使空氣得到的熱量也更多,溫度升高。

(2)城市大氣污染

城市中的機動車輛、工業生產以及大量的人群活動,產生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉塵等,這些物質可以大量地吸收環境中熱輻射的能量,產生眾所周知的溫室效應,引起大氣的進一步升溫。

(3)人工熱源的影響

工廠、機動車、居民生活等,燃燒各種燃料、消耗大量能源,無數個火爐在燃燒,都在排放熱量。

(4)城市裡的自然下墊面減少

城市的建築、廣場、道路等等大量增加,綠地、水體等自然因素相應減少,放熱的多了,吸熱的少了,緩解熱島效應的能力就被削弱了。

攝氏度與華氏度

氣溫是衡量空氣冷熱程度的物理量,表示空氣分子運動的平均動能的大小。氣溫的單位通常用攝氏度(℃)表示,有的以華氏度(F)表示,均取小數一位,負值表示零度以下。

中國氣溫記錄一般採用攝氏度(℃)為單位。攝氏與華氏的換算關係是:

C=5/9(F-32)

F=9/5C+32(式中F-華氏溫度,C-攝氏溫度)。

測量方法

氣溫測量 氣溫測量

地面氣溫一般指距地面1.25-2.0米處的大氣溫度。測量時,為了防止太陽輻射對觀測值的影響,測溫儀器必須放在百葉箱或防輻射罩內,並且還要滿足測量元件有良好的通風條件。

氣象台站用來測量近地面空氣溫度的主要儀器是裝有水銀或酒精的玻璃管溫度表。因為溫度表本身吸收太陽熱量的能力比空氣大,在太陽光直接曝曬下指示的讀數往往高於它周圍空氣的實際溫度,所以測量近地面空氣溫度時,通常都把溫度表放在離地約1.5m處四面通風的百葉箱裡。這些溫度表或溫度計是根據水銀、酒精或雙金屬片作為感應器的熱脹冷縮特性製成的。氣象部門所說的地面氣溫,就是指高地面約1.5m處百葉箱中的溫度。

測量儀器

玻璃溫度計

立式溫度計 立式溫度計

感應部分是一個充滿液體的玻璃球或柱,與感應部分相連的示度部分是一端封閉、粗細均勻的玻璃毛細管,測溫液體通常用水銀、酒精或甲苯等。由於玻璃球內液體的熱脹係數遠大於玻璃,毛細管中的液柱會隨溫度變化而升降。常用的玻璃溫度計有最高溫度表,最低溫度表和乾濕球溫度表。

①最高溫度表

最高溫度表是專門用來測定一定時間間隔的最高溫度的,它的構造是在球部底處置一根玻璃針,直伸到毛細管口,使毛細管口變狹。溫度上升時,水銀膨脹,壓力增大,迫使水銀擠過狹管上升。溫度下降時,因無足夠壓力使水銀擠過狹管回到球部,水銀柱就在狹管處斷裂,於是狹管以上這段水銀柱的頂端,就保持在過去一段時間內溫度表曾感受到的最高溫度示度上,因而可測得最高溫度。

②最低溫度表

最低溫度表是專門用來測定一定時間間隔的最低溫度的,它用酒精作測溫液,在毛細管內放一枚游標,溫度上升時,酒精膨脹可越過游標上升,而游標本身由於頂端對管壁有足夠的摩擦力,能維持在原處不動。溫度下降時,酒精柱收縮到與游標頂端相接觸時,由於酒精液面的表面張力比游標對管壁的摩擦力要大,使游標不致突破酒精柱頂而借液面的表面張力帶動游標下滑。也就是說,游標只能降低,不能升高。所以,游標離球部較遠一端的示度,就是一定時間間隔內曾經出現過的最低溫度。

③乾濕球溫度表

乾濕球溫度表也就是普通的溫度表,它的測溫液體為水銀,用普通的溫度表可以測定任一時刻的氣溫變化。阿斯曼通風乾濕球溫度表是德國人R阿斯曼1887年所創,兩支棒狀溫度表放置在防輻射性能極好的通風管道內,機械或電動通風速度為2.5米/秒。儀器測量精度高,使用方便,常用作野外測量氣溫和濕度。

金屬溫度計

是能夠自動記錄氣溫連續變化的儀器。感應元件是雙金屬片,由膨脹係數相差較大的兩片金屬焊接成,將其一端固定,另一端隨溫度變化而發生位移,位移量與氣溫接近線性關係。自記系統由自記鍾,自記筆組成,自記筆與放大槓桿相連並受感應元件操縱。

金屬電阻溫度表

利用金屬絲的電阻正比於溫度變化的原理製成。常用的金屬絲有鉑絲、銅絲、鐵絲等三種,阻值在幾十到一百歐之間,其中鉑絲穩定性最好,可用來作標準溫度表。電阻溫度表適用於遙測。

熱敏電阻溫度表

感應元件由幾種金屬氧化物混合燒結成的導體電阻,電阻值通常幾十千歐,其電阻溫度係數大,靈敏度高於金屬電阻溫度表,但穩定性稍差,廣泛套用於高空遙測。

溫差電偶溫度表

利用溫差電現象製成,將A和B兩個物理和化學性質不同金屬導體,連線成一個閉合迴路,稱為熱電偶。測量時,將熱電偶一個接點置於恆溫條件(如冰水溶液中)稱參考端,另一個接點放在欲測物體上稱工作端,兩個接點的溫度不同,就會產生溫差電動勢,電動勢正比於兩接點的溫度差。氣象常用的銅-康銅熱電偶溫差電動勢只有幾十微伏,所以,為了提高測溫靈敏度,常將幾十對熱電偶串接起來組成熱電堆。熱電偶溫度表可用於遙測,在日射儀器和小氣候觀測中被廣泛套用。

分布狀況

等溫線

氣溫的分布通常用等溫線圖表示。所謂等溫線就是地面上氣溫相等的各地點的連線。等溫線的不同排列,反映出不同的氣溫分布特點。如等溫線稀疏,則表示各地氣溫相差不大。等溫線密集,表示各地氣溫懸殊。等溫線平直,表示影響氣溫分布的因素較少。等溫線的彎曲,表示影響氣溫分布的因素較多。等溫線沿東西向平行排列,表示溫度隨緯度而不同,即以緯度為主要因素。等溫線與海岸平行,表示氣溫因距海遠近而不同,即以距海遠近為主要因素等等。

影響氣溫分布的因素

影響氣溫分布的主要因素有三,即緯度、海陸和高度。但是,在繪製等溫線圖時,常把溫度值訂正到同一高度即海平面上,以便消除高度的因素,從而把緯度、海陸及其它因素更明顯地表現出來。在一年內的不同季節,氣溫分布是不同的。通常以1月代表北半球的冬季和南半球的夏季, 7月代表北半球的夏季和南半球的冬季。對冬季和夏季地球表面平均溫度分布的特徵,可作如下分析。

首先,在全球平均氣溫分布圖上,明顯地看出,赤道地區氣溫高,向兩極逐漸降低,這是一個基本特徵。在北半球,等溫線7月比1月稀疏。這說明1月北半球南北溫度差大於7月。這是因為1月太陽直射點位於南半球,北半球高緯度地區不僅正午太陽高度較低,而且白晝較短,而北半球低緯地區,不僅正午太陽高度較高,而且白晝較長,因此1月北半球南北溫差較大。7月太陽直射點位於北半球,高緯地區有較低的正午太陽高度和較長的白晝,低緯地區有較高的正午太陽高度和較短的白晝,以致7 月北半球南北溫差較小。

其次,冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向極地,而夏季相反。這是因為在同一緯度上,冬季大陸溫度比海洋溫度低,夏季大陸溫度比海洋溫度高的緣故。南半球因陸地面積較小,海洋面積較大,因此等溫線較平直,遇有陸地的地方,等溫線也發生與北半球相類似的彎曲情況。海陸對氣溫的影響,通過大規模洋流和氣團的熱量傳輸才顯得更為清楚。例如最突出的暖洋流和暖氣團是墨西哥灣暖洋流和其上面的暖氣團,這使位於60N以北的挪威、瑞典1月平均氣溫達 0—15℃,比同緯度的亞洲及北美洲東岸氣溫高10—15℃。盛行西風的40N處,在歐亞大陸靠近大西洋海岸,由於海洋影響,1月平均氣溫在15℃以上。在亞洲東岸受陸上冷氣團的影響,1月平均氣溫在-5℃以下。大陸東西岸1 月份同緯度平均氣溫竟相差20℃以上。在40N處的北美洲西岸1月平均氣溫靠近10℃,在東面大西洋海岸僅為0℃,相差亦達10℃。至於冷洋流對氣溫分布的影響,在南美洲和非洲西岸也是明顯的。

此外,高大山脈能阻止冷空氣的流動,也能影響氣溫的分布。例如,中國的青藏高原、北美的落基山、歐洲的阿爾卑斯山均能阻止冷空氣不向南面向東流動。再次,最高溫度帶並不位於赤道上,而是冬季在5—10°N 處,夏季移到20°N 左右。這一帶平均溫度1月和7月均高於24℃,故稱為熱赤道。熱赤道的位置從冬季到夏季有向北移的現象,因為這個時期太陽直射點的位置北移,同時北半球有廣大的陸地,使氣溫強烈受熱的緣故。最後,南半球不論冬夏,最低溫度都出現在南極。北半球僅夏季最低溫度出現在極地附近,而冬季最冷地區出現在東部西伯利亞和格陵蘭地區。

極端溫度的度數和出現地區,往往在平均溫度圖上不能反映出來。根據現有記錄,世界上絕對最低氣溫出現在東西伯利亞的維爾霍揚斯克和奧伊米亞康,分別為-69.8℃和-73℃,1962年在南極記錄到新的世界最低氣溫為-90℃。世界絕對最高氣溫出現在索馬里境內,為63 ℃。在中國境內,絕對最高氣溫出現在新疆維吾爾自治區的吐魯番,達到 48.9℃。絕對最低氣溫在黑龍江省的漠河,1968年2月13日測得-52.3 二、氣溫的非周期性變化氣溫的變化還時刻受著大氣運動的影響,所以有些時候,氣溫的實際變化情形,並不像上述周期性變化那樣簡單。例如3月以後,中國江南正是春暖花開的時節,卻常常因為冷空氣的活動而有突然轉冷的現象。秋季,正是秋高氣爽的時候,往往也會因為暖空氣的來臨而突然回暖。

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