四、大氣層

　　(一)低層大氣和干潔空氣的組成

　　大氣是多種氣體組成的混合物。低層大氣是由干潔空氣、水汽和固體雜質(zhì)三部分組成。其中干潔空氣是不含水汽和固體雜質(zhì)的空氣，也是多種氣體組成的混合物。其主要成分是氮和氧，二者約占干潔空氣體積的99%。

　　(二)大氣的垂直分層

　　地球大氣從地面向上，可延伸到數(shù)千千米高空，根據(jù)溫度、密度和大氣運(yùn)動(dòng)情況，可將其劃分為對(duì)流層、平流層和高層大氣。

　　1.高層大氣

　　自平流層頂以上到大氣上界，其中80～500千米高空有若干電離層。電離層大氣中的氧分子和氦分子在太陽紫外線和宇宙射線的作用下被分解為離子，大氣處于高度電離狀態(tài)，故能反射無線電波，對(duì)無線電通信有重要作用。

　　2.平流層

　　自對(duì)流層頂至50～55千米，下層氣溫隨高度變化很小，30千米以上氣溫隨高度增加而迅速上升。上熱下冷，大氣以水平運(yùn)動(dòng)為主。臭氧大量吸收紫外線，是人類生存環(huán)境的天然屏障。大氣穩(wěn)定，天氣晴朗，沒有云雨變幻，利于高空飛行。

　　3.對(duì)流層

　　該層在低緯17～18千米，中緯10～12千米，高緯8～9千米。熱量來自地面，氣溫隨高度增加而遞減。大氣上部冷，下部熱，對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著，加上水汽雜質(zhì)多，因而天氣復(fù)雜多變。因?yàn)槿祟惿�活在�?duì)流層底部，因而對(duì)流層與人類關(guān)系最密切。

　　(三)對(duì)流層中的逆溫現(xiàn)象

　　在對(duì)流層中，總的情況是氣溫隨高度的上升而降低，這首先是因?yàn)閷?duì)流層空氣的增溫主要依靠吸收地面的長波輻射，因此離地面愈近獲得地面長波輻射的熱能愈多，氣溫愈高;離地面愈遠(yuǎn)，氣溫愈低。其次，愈是近地面的空氣密度愈大，水汽和固體雜質(zhì)愈多，因而吸收地面輻射的效能愈大，氣溫愈高。整個(gè)對(duì)流層的氣溫直減率平均為0.6℃/100m。實(shí)際上，在對(duì)流層內(nèi)各高度的氣溫垂直變化是因時(shí)因地而不同的。

　　對(duì)流層的中層和上層受地表的影響較小，氣溫直減率的變化比下層小得多。而對(duì)流層下面的氣溫直減率隨地面性質(zhì)、季節(jié)、晝夜和天氣條件的變化差別很大，在一定條件下，會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度增高而升高的逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象因阻礙空氣垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，使大量煙塵、有害氣體、水凝結(jié)物聚集在對(duì)流層下層，使能見度變差，甚至造成大氣污染事件。

　　較為常見的有輻射逆溫、鋒面逆溫、地形逆溫等。

　　由于地面輻射強(qiáng)烈冷卻而形成逆溫，稱為輻射逆溫。

　　鋒面逆溫是由暖氣團(tuán)位于冷氣團(tuán)之上而形成的，這種逆溫層是隨鋒面的傾斜而成傾斜狀態(tài)。

　　地形逆溫主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散熱快，冷空氣循山坡下沉到谷底，谷底原來的暖空氣抬擠上升，從而出現(xiàn)溫度的倒置現(xiàn)象。

　　平流逆溫是暖空氣水平移動(dòng)到冷的地面或氣層之上而成。

　　(四)大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用

　　太陽輻射透過地球大氣到達(dá)地球表面，在地面和大氣之間進(jìn)行一系列的能量轉(zhuǎn)換。其過程包括：

　　1.到達(dá)地球的太陽輻射，一部分能量被大氣吸收、反射和散射而削弱，只有一半左右的太陽輻射能量到達(dá)地面。

　　2.地面吸收太陽輻射而增強(qiáng)，同時(shí)向外放出地面輻射。

　　3.大氣吸收了地面輻射的絕大部分同時(shí)向外放出大氣輻射，大氣輻射除極小部分射向宇宙空間，絕大部分又以大氣逆輻射的形式射向地面而對(duì)地面具有保溫作用。

　　(五)大氣對(duì)地面的保溫作用

　　1.大氣吸收地面輻射增溫，并保存熱量

　　對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳，對(duì)太陽短波輻射的吸收能力很差，但對(duì)地面長波輻射的吸收能力很強(qiáng)。據(jù)觀測，地面輻射的75%～95%都被近地面40米～50米厚的大氣所吸收，使近地面大氣增溫。被大氣吸收的地面輻射，除一小部分被大氣輻射到宇宙空間外，大部分保存在大氣中，使大氣溫度升高。

　　2.大氣逆輻射對(duì)地面熱量進(jìn)行補(bǔ)償

　　大氣在增溫的同時(shí)，也在向外輻射熱量，稱為大氣輻射。大氣輻射中投向地面的部分，因其方向與地面輻射相反，稱為大氣逆輻射。它補(bǔ)償了地面輻射損失的一部分熱量，使地面實(shí)際損失熱量減少，起到保溫作用。據(jù)計(jì)算，如果沒有大氣，地球表面平均溫度應(yīng)為-23℃，實(shí)際為15℃。大氣的保溫作用，使地面溫度提高了38℃之多。