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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。
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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。
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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。
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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
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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。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395317]
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直减率
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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℃。
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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。
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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）。
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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。
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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。
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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。
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专栏 4-1 多诺拉悲剧
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1948年10月下旬，一场浓雾降落在宾夕法尼亚州的山谷城镇多诺拉（Donora）。充满水分的空气因被四周的群山及逆温现象所封盖，而停滞在山谷中。逆温使地面与上部较轻而暖的空气盖层之间隔着较冷的空气，该区域逐渐充满了来自城镇中锌厂的烟气和废气。5天之内，烟雾浓度不断增加；从锌厂排放出的二氧化硫，经过与空气接触，不断地转变成致命的三氧化硫。
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不论老年人或是青年人，不论有无呼吸病史的人，都向大夫和医院报告感到呼吸困难和难以忍受的胸部疼痛。在烟雾产生将近一周以后，雨水将空气冲洗干净以前，有20人死亡，数百人住院。一次通常无害的、水分饱和的逆温，由于自然的天气过程与人类活动悲剧性的结合，转变成致命的毒害。
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地理学与生活（插图第11版） [:1705395318]
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4.2 气压与风
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关于天气与气候的第二个基本问题是气压（air pressure）。各地气压的差异是如何影响天气状况的？回答这个问题之前首先需要解释为什么气压会产生差别。
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空气是一种气态物质，它的重量影响着气压。如果能在地球表面切取16.39立方厘米的空气并连同其上方所有空气一起称重，那么在海平面标准状况下，其总重量应该大约为6.67千克。实际上，如果你想到该空气柱的尺度，就不会觉得它很重——2.54厘米×2.54厘米×9.7千米，或大约6.2立方米。然而，距地面4.8千米以上的空气重量远小于6.67千克，因为这里的空气相对较少。所以，很显然，在越接近地球表面处，空气就越重，而气压也越高。