1705397931
由于极地夏季白昼有24小时，看起来应该有充分的太阳能可资利用。但是，由于太阳的入射角极为狭小（太阳在天空中的位置低），因此所有太阳能分摊在宽广的地面上。相比之下，南北纬15°—30°之间的地区，夏季白昼时间较长且阳光入射角接近90°，两者结合使这两个地区有大量的能量可供利用。
1705397932
1705397933
地理学与生活（插图第11版） [:1705395316]
1705397934
反射与逆辐射
1705397935
1705397936
大部分可能被吸收的太阳辐射，实际上都被反射回外太空，或者扩散到大气层中，这一过程称为反射（reflection）。由悬浮的稠密水分微粒或冰粒聚集而成的云，反射了大量的能量。浅色的地面——特别是积雪，也反射大量的太阳能。
1705397937
1705397938
太阳能量经逆辐射和反射而消失。在逆辐射（reradiation）过程中，地球表面起着能量交换器的作用。如图4.7所示，被吸收到陆地和水中的能量以地面辐射的形式返回到大气层中。在晴朗的夜晚，没有云的遮挡或扩散运动，地球把白天吸收和储存的能量以热的形式逆辐射出去，温度就会持续下降。
1705397939
1705397940
1705397941
1705397942
1705397943
图 4.7 设定来自太阳的辐射是100%，被地球吸收的部分（50%）最终被释放到大气层中，然后被逆辐射到太空。
1705397944
1705397945
地球表面某些种类的物质——特别是水，储存太阳能的效率较高。由于水是透明的，太阳光线能穿透到水面以下很大深度。如果有水流存在，热量的分散效率甚至更大；另一方面，陆地是不透明的，所以来自太阳的全部热量都集中在地表。由于陆地表面有较多的热量，所以其对能量的逆辐射要比水快。空气是被地球逆辐射的过程所加热，而不是被来自太阳的能量穿过空气时直接加热的。由于陆地的受热和变凉比水快，因此，极端炎热和寒冷的温度都是在陆地上，而不是在海洋上记录到的。
1705397946
1705397947
陆地附近如果有巨大水体，其温度变化就比较和缓。请注意图4.8，与离赤道同样距离的其他地方（除海岸带）相比，沿海地区夏季温度较低而冬季温度较高。受到水调节作用影响的陆上地区被认为是海洋性环境，而没有受到附近水体影响的地区则被认为是大陆性环境。
1705397948
1705397949
1705397950
1705397951
1705397952
图 4.8 在特定的纬度，冬季水域比陆域温暖，而夏季水域比陆域凉爽。等温线是相同温度的连线。①
1705397953
1705397954
温度每日以周期性方式变化。在一天中，入射的太阳能超过反射与逆辐射失去的能量，温度就开始上升。地面储存的一些热量，使温度继续上升，直到太阳光线的角度变得窄小，所吸收的能量不再超过反射和逆辐射过程失去的能量。并非全部热量损失都发生在夜里，只有漫长的黑夜才能耗尽所储存的能量。
1705397955
1705397956
地理学与生活（插图第11版） [:1705395317]
1705397957
直减率
1705397958
1705397959
可以想象，当我们垂直离开地面向着太阳运动时，温度就会升高。但是对流层里并非如此。地球吸收热量并且将其逆向辐射出去。因此，温度通常在地面最高，随着高度增加而降低。请注意图4.9，温度直减率（lapse rate，温度在对流层里随着高度而变化的速率）大约平均每1000米为6.4℃。例如，丹佛与派克斯峰（Pikes Peak）之间的高差大约是2700米，通常产生17℃的温差。在9100米高度飞行的喷气式飞机所穿行的大气的温度大约比地面低56℃。
1705397960
1705397961
1705397962
1705397963
1705397964
图 4.9 典型条件下的温度直减率。对流层顶是对流层和平流层之间的过渡带。它标志着温度不再随高度而下降。
1705397965
1705397966
然而，正常的直减率并非一成不变。急剧的逆辐射有时能使地球表面以上的温度高于地面本身的温度。这种特殊状况——高度较低处的空气比高空的空气凉爽——称为逆温（temperature inversion）。逆温现象很重要，因为它影响空气的运动。地面上通常向上升的暖空气，可能被逆温层更暖的空气所阻隔（图4.10），地面的空气因此被封盖。如果空气中充满了汽车尾气或烟尘，就会发展成严重的烟雾（见“多诺拉悲剧”专栏）。洛杉矶由于被群山环抱，常常出现逆温现象，导致阳光变暗形成阴霾（图4.11）。
1705397967
1705397968
1705397969
1705397970
1705397971
图 4.10 逆温。（a）温暖、下沉的空气层形成盖层，在接近地面处暂时封盖了较冷的空气。（b）注意温度随着距离地面的高度升高而降低，直至温暖的逆温层，在逆温层温度上升。
1705397972
1705397973
1705397974
1705397975
1705397976
图 4.11 洛杉矶地区的烟雾。在逆温层以下，停滞的空气充满了逐渐增多的主要由汽车尾气产生的污染物。另见图12.14。
1705397977
1705397978
空气运动对温度的影响将在随后的“气压与风”一节中详加阐释。
1705397979
1705397980
专栏 4-1 多诺拉悲剧