逆温層

逆温層指大氣對流層中氣温隨高度增加的現象的層帶。對流層中氣温一般隨高度增加而降低，但由於氣候和地形條件影響，有時會出現氣温隨高度增加而升高的現象。

地面輻射冷卻、空氣平流冷卻、空氣下沉增温、空氣湍流混合等。受高壓脊（如副熱帶高壓脊、大陸性反氣旋南下）或熱帶氣旋外圍下沉氣流區支配下都有機會出現逆温層。

逆温的類型有輻射逆温、下沉逆温、湍流逆温、平流逆温和鋒面逆温。出現逆温現象的一層氣體，稱為逆温層。 ^[2] 

暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上，會發生接觸冷卻作用，愈近地表面的空氣降温愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降温較少，於是產生逆温現象。這種因空氣的平流而產生的逆温，稱平流逆温。

但是平流逆温的形成仍和湍流及輻射作用分不開。因為既是平流，就具有一定風速，這就產生了空氣的湍流，較強的湍流作用常使平流逆温的近地面部分遭到破壞，使逆温層不能與地面相聯，而且湍流的垂直混合作用使逆温層底部氣温降得更低，逆温也愈加明顯。

另外，夜間地面輻射冷卻作用，可使平流逆温加強，而白天地面輻射增温作用，則使平流逆温減弱，從而使平流逆温的強度具有日變化。平流逆温的強度，主要決定於暖空氣與冷地面之間的温差。温差愈大，逆温愈強。 ^[3] 

由於低層空氣的湍流混合而形成的逆温，稱為湍流逆温。

其形成過程可用圖1來説明。圖1中AB為氣層原來的氣温分佈，氣温直減率（γ）比幹絕熱直減率（γd）小，經過湍流混合以後，氣層的温度分佈將逐漸接近於幹絕熱直減率。這是因為湍流運動中上升空氣的温度是按幹絕熱直減率變化的，空氣升到混合層上部時，它的温度比周圍的空氣温度低，混合的結果，使上層空氣降温。空氣下沉時，情況相反，會使下層空氣增温。所以，空氣經過充分的湍流混合後，氣層的温度直減率就逐漸趨近幹絕熱直減率。

圖1中CD是經過湍流混合後的氣温分佈。這樣，在湍流減弱層（湍流混合層與未發生湍流的上層空氣之間的過渡層）就出現了逆温層DE。 ^[4] 

由於地面強烈輻射冷卻而形成的逆温，稱為輻射逆温。圖2表明輻射逆温的生消過程。圖2中a為輻射逆温形成前的氣温垂直分佈情形；在晴朗無雲或少雲的夜間，地面很快輻射冷卻，貼近地面的氣層也隨之降温。

由於空氣愈靠近地面，受地表的影響愈大，所以，離地面愈近，降温愈多，離地面愈遠，降温愈少，因而形成了自地面開始的逆温（圖2中 b）；隨着地面輻射冷卻的加劇，逆温逐漸向上擴展，黎明時達最強（圖2中c）；日出後，太陽輻射逐漸增強，地面很快增温，逆温便逐漸自下而上地消失（圖2中d、e）。

輻射逆温厚度從數十米到數百米，在大陸上常年都可出現，以冬季最強。夏季夜短，逆温層較薄，消失也快。冬季夜長，逆温層較厚，消失較慢。在山谷與盆地區域，由於冷卻的空氣還會沿斜坡流入低谷和盆地，因而常使低谷和盆地的輻射逆温得到加強，往往持續數天而不會消失。 ^[5] 

如圖3所示，當某一層空氣發生下沉運動時，因氣壓逐漸增大，以及因氣層向水平方向的輻散，使其厚度減小（h'

下沉逆温多出現在高氣壓區內，範圍很廣，厚度也較大，在離地數百米至數千米的高空都可能出現。冬季，下沉逆温常與輻射逆温結合在一起，形成一個從地面開始有着數百米的深厚的逆温層。由於下沉的空氣層來自高空，水汽含量本來就不多，加上在下沉以後温度升高，相對濕度顯著減小，空氣顯得很乾燥，不利於雲的生成，原來有云也會趨於消散，因此在有下沉逆温的時候，天氣總是晴好的。 ^[6] 

鋒面是冷暖氣團之間狹窄的過渡帶，暖氣團位於鋒面之上，冷氣團在下。在冷暖氣團之間的過渡帶上，便形成逆温。

在自然界，逆温的形成常常是幾種原因共同作用的結果。無論逆温是怎樣形成的，只要逆温出現，對天氣均有一定影響。逆温層能阻礙空氣的垂直運動；大量煙塵、水汽等聚集在逆温層下面，使能見度變壞，也易造成大氣污染。

多發生在山谷或盆地。夜晚山坡上降温快，冷空氣沿斜坡流入低谷和盆地，使原來的較暖的空氣受擠抬升，出現的温度倒置現象。

1.極地（中緯度或温帶）低層有逆温層，氣層穩定，大陸氣團Pc低温、乾燥，天氣晴朗，冬季多霜、霧，主要分佈於北半球中緯度大陸上的西伯利亞、蒙古、加拿大、阿拉斯加一帶極地。

2.熱帶大陸西岸沙漠處在冷洋流海岸，逆温現象嚴重（如熱帶大陸西岸沙漠）而形成乾燥氣候。

3.南北緯 10 °之間的範圍內中層常有逆温層副熱帶高壓控制的海洋上赤道氣團E濕熱不定，天氣悶熱，多雷暴 。 ^[7] 

4.副高內的天氣以晴朗、少雲、微風、炎熱為主：副高範圍內盛行下沉氣流，在低層普遍形成逆温層，尤其高壓東部逆温層較厚、較低。逆温層阻擋着對流運動的發展和水分垂直輸送，導致逆温層以下空氣潮濕，相對濕度達80%以上；而逆温層以上空氣乾燥，相對濕度在50%以下。導致副高內的天氣，以晴朗、少雲、微風、炎熱為主。 ^[8] 

1.它會阻礙空氣垂直運動的發展，使大量煙、塵、水汽凝結物聚集在其下面，使能見度變壞等。

2.受逆温層影響的地區，大氣都趨於穩定，對流不易發生，因此，除寒潮所帶來的逆温外，一般逆温現象都會引致地面風力微弱，空氣中的懸浮粒子因而聚積而使空氣的質素變得惡劣。

逆温層對人們的健康造成很大危害。為了儘量避免它的不利影響，保護人類環境，維護人民生命財產的安全，我們一方面必須詳細瞭解低層大氣中的逆温層，找出其規律性，這樣才能對於防止大氣污染提供可靠的氣象依據。另一方面，要採取必要的措施，想方設法防止逆温層的產生，這就是要減少或消除污染源，大力種樹、種草、種花等，綠化美化環境。

在逆温層中，較暖而輕的空氣位於較冷而重的空氣上面，形成一種極其穩定的空氣層，就象一個鍋蓋一樣，籠罩在近地層的上空，嚴重地阻礙着空氣的對流運動，由於這種原因，近地層空氣中的水汽、煙塵以及各種有害氣體，上天無路，入地無門，只有飄浮在逆温層下面的空氣層中，有利於雲霧的形成，而降低了能見度，給交通運輸帶來麻煩，更嚴重的是，使空氣中的污染物不能及時擴散開去，加重大氣污染，給人們的生命財產帶來危害。

2016年10月19日，灰白色的霧霾始終罩在武漢上空，監測數據顯示，從昨天凌晨0點到昨晚6點，武漢空氣中PM2.5均超標，空氣質量從良降至輕度污染，算是今年入秋來首場霧霾。市環境監測中心的監測數據顯示，從18日夜晚開始，武漢城區PM2.5濃度逐步上升，昨天凌晨5點達到114微克/立方米，為“輕度污染”等級。下午3點後，隨着小雨降臨，PM2.5下降到100微克/立方米，但仍為“輕度污染”。

市環保局相關負責人介紹，這是武漢自10月8日入秋以來，出現的首場霧霾污染。分析其原因，一方面是武漢地區地面風力較小，相對濕度較大，近地面存在逆温，大氣擴散條件較差，產生霧霾；另一方面，近日華北一帶出現霧霾污染，受地面北風影響，我市出現一次區域傳輸過程，加重污染形成。據市氣象台稱，今天，武漢擴散條件有所改善，預計城區顆粒物濃度將緩慢下降。未來24小時，隨着降雨天氣到來，空氣污染氣象條件預報等 ^[9] 

歲末年初，霧霾頻擾，為什麼霧霾總是頻頻來襲？如何打破“霾”循環怪圈？深陷霾擾，該如何科學應對？霾是大量細微的顆粒物均勻地浮游在空中，這些微小顆粒物尺寸大多數小於1微米，肉眼不可見，它們使空氣混濁，水平能見度小於10公里。

這些懸浮的細小顆粒物本來在各處漫無目的地飄搖散落，無意危害人間，是一股神奇的力量將他們召喚聚集，終成四面“霾”伏之勢，這就是霧霾的幫兇——逆温層。馬學款説，逆温層好比一個鍋蓋覆蓋在城市上空，使城市上空出現了高空比低空氣温更高的逆温現象。污染物在正常氣候條件下，從氣温高的低空向氣温低的高空擴散，逐漸循環排放到大氣中，但是逆温現象下，低空的氣温反而更低，導致污染物的停留，不能及時排放出去。逆温層阻礙了空氣的垂直對流運動，抑制了煙塵、污染物、水汽凝結物的擴散，幾十米甚至幾百米厚的逆温層像一層厚厚的被子罩在城市的上空，近地面的污染物“無路可走”，只好“原地不動”，越積越厚，煙塵遮天蔽日，空氣污染勢必加重。

冬季更加容易發生霧霾便與逆温層有關。因冷空氣的密度要比暖空氣的大，簡單來説就是，冷空氣總想往下沉，而暖空氣總想往上跑。在冬季，夜間，地面向外發出大量輻射，迅速降温，而由於白天接收到的太陽輻射又相對較少，這樣就造成了近地面空氣温度低，而高層空氣温度高，因此近地面的冷空氣不會向高空運動，高層的暖空氣也不願意降落到地面，於是各自保持着穩定的狀態，在垂直方向上也就沒有了空氣交換，這樣更容易形成霧霾。 ^[10]