總的來說,大氣溫度隨著海拔的升高而降低,每升高100m,溫度降低約0℃或6℃。也就是說,在幾千米以下,低層大氣始終是高溫低密度,高層大氣是低溫高密度,“頭重腳輕”。這種大氣層結容易產生上下滾動,即“對流”運動,可以將近地層的汙染物輸送到高空甚至很遠的地方,從而降低城市上空的汙染程度。所以壹般情況下,城市上空的空氣是輕度汙染,對人體健康影響不大。但在某些天氣條件下,地面以上的大氣結構會出現溫度隨高度增加而升高的異常現象,導致“頭重腳輕”的大氣層結,氣象學家稱之為“逆溫”,出現逆溫現象的大氣稱為“逆溫層”。它就像壹床厚厚的被子覆蓋著我們的城市和農村。上下兩層空氣減少流動,近地層空氣汙染物“無路可走”,只好原地不動,空氣汙染勢必加重。
造成“倒掛”現象的原因是多方面的。對於中國的冬季,近地層的溫度下降很快,主要是由於地面的輻射冷卻。寒流來襲時,地面受冷空氣團控制,天氣晴朗,風力小,氣溫低。特別是在夜間,地面熱量輻射(輻射)到高空,使近地面溫度迅速下降,而高層大氣溫度下降緩慢,產生所謂“升溫降溫”的“逆溫”和“現象”。有時候白天日照不足,地面升溫緩慢,也會長時間維持“逆溫”,空氣汙染日益嚴重。
出現反轉現象的原因有很多,列舉如下:
1.地面輻射降溫:在無風或微風的晴朗夜晚,地面因輻射而迅速降溫,靠近地面的大氣也隨之降溫。因為空氣離地面越近,地面的影響越大,所以離地面越近越降溫;離地面越遠,溫度下降越少,從而形成離地面的逆溫。隨著地面輻射降溫的加劇,逆溫逐漸向上擴展,黎明時達到最強。壹般日出後,太陽輻射逐漸增加,地面溫度迅速升高,逆溫自下而上逐漸消失。夏夜短,逆溫層薄且消失快,冬夜長逆溫層厚且消失慢。
2.空中下沈:多發生在山區。山坡上的冷空氣下沈到谷底,谷底原本較暖的空氣被冷空氣推高,造成逆溫。這種逆溫主要是在壹定的地形條件下形成的。所以也叫地形反轉。比如美國的洛杉磯,三面環山,每年有200多天逆溫。
或者如下所列:
1,輻射逆溫,是地面長波輻射冷卻形成的。在晴朗無風的夜晚,地面輻射減弱,地面大氣快速降溫,上層大氣緩慢降溫,形成逆溫。
2.鋒面逆溫是指暖空氣在冷空氣上方移動,在冷暖空氣交匯處形成鋒面。如果鋒面冷暖空氣溫差大,就會形成逆溫。
3.地形反轉是由局部地形條件造成的。在河谷盆地,夜間重冷空氣沿山坡流動,在谷底聚集,形成下部冷空氣層,上部暖空氣層。
4.水庫水面的溫差也會造成逆溫。比如長江三峽工程建成後的三峽水庫,會引起逆溫,使庫區夏季溫度降低,冬季溫度升高2C左右,對庫區工業排汙有壹定影響。