气候学/大气温度
大气加热和冷却通过以下过程进行：--
- 大气对太阳辐射的部分吸收
- 传导
- 地面辐射
- 对流
- 平流
- 凝结潜热
- 空气的膨胀和压缩
太阳辐射直接来自太阳，到达地球表面。它是短波辐射的形式。它们能量很高，以至于大气中的气体无法捕获它们。但是，对流层下层存在一些尘埃颗粒和水蒸气，它们能够直接吸收来自太阳的一些能量。大约20%的总入射太阳能被大气中的尘埃颗粒和水蒸气捕获。
传导的字面意思是通过一种介质传递某物，而介质本身没有明显的运动。它是将某物从一部分传递到另一部分，而没有任何物理运动。空气是一种非常差的热传导介质。它是热量在空气团中传递的非常缓慢的过程。通过这种方式，空气被加热，但它并不重要。因为，空气处于气态，其粒子（分子或原子）没有紧密地堆积在一起。与地球表面非常接近的一层薄薄的空气，通过传导方式被加热。
地面辐射是大气加热最重要的方式。到达大气顶层的总太阳电磁辐射中，大约49%到达地球表面。能量以短波电磁辐射的形式从太阳到达地球表面。被加热的地球以长波电磁辐射或红外辐射的形式将能量辐射回大气层。地面辐射是全年 24 小时持续进行的。白天，当太阳在天空时，来自太阳的短波入射能量大于地球表面（陆地和水）损失的能量。warming.html同样重要的是，对流层内随着海拔的升高，温度会逐渐下降。由于地球首先被加热，然后大气开始加热，因此在地表记录到更高的温度。
地球表面被来自太阳的能量加热。与表面接触的空气处于气态。地球表面的加热导致与之接触的空气[检查拼写]被加热。但空气因加热而密度降低。它进一步导致被加热/膨胀的空气分子向上移动。大量向上移动的空气分子形成了对流。哈德利环流、费雷尔环流和极地环流的发生是对流层对流的例子。因此，对流将从太阳接收的热能传递到表面，再从表面传递到大气层。
平流的含义是将某物从一个地方转移到另一个地方，尤其是在水平方向上。大气是一个巨大的空气体，其气压在不同因素的影响下存在差异。由于局部、区域和全球层面的气压变化，大气气体一直在运动。季风气流运动是区域平流的例子，而行星永久风系统代表了全球平流。所有这些都将热量从一个区域转移到另一个区域。
由于物质状态变化而吸收或释放的热量称为潜热。在此过程中，该物质的温度不会发生变化。换句话说，它是将物质改变为更高物质状态所需的热量。例如，当水从一种状态变为另一种状态时，例如，水蒸气变为液态水，液态水变为固态水（冰），它会吸收或释放热量。这种过程中涉及的能量被称为潜热，通常称为“隐藏”的热量。
它是凝结发生时释放到大气中的热能。当一克水蒸气变成水并释放出卡路里时，它被称为凝结潜热，因为它由于凝结过程而到达大气层。
向下的质量更大。正因为如此，任何一团空气，如果它上升，向上运动就会膨胀。因为上升的空气进入密度较低的区域，导致膨胀。上升的空气膨胀，分子间空间扩大，导致空气冷却。这也被称为 **绝热冷却**。这意味着冷却是由空气的体积膨胀引起的。
地球是一个球体，大气环绕着它。地球表面和大气中的能量分布差异很大，尤其是在纬度方面。热量分布受多种因素影响，其中重要的有：-
- 纬度
- 海拔和地球表面的性质
- 陆地和水的分布
- 洋流的性质
- 天空的透明度
- 坡向纬度
太阳的光能到达地球表面，最大角度为 180 度。低纬度地区较暖和，高纬度地区较冷。高纬度地区由于加热效率较低，因此寒冷得多。
大气通常通过长波地面辐射而变暖。因此，低海拔地区比高海拔地区温度更高。岩石的性质也会影响大气的加热和冷却。裸露岩石的地区受太阳能的加热更强烈。这类地区也会辐射回更多接收到的能量，导致那里空气迅速升温。
地球表面覆盖着陆地和水体。陆地对入射的太阳辐射是不透明的，而水是半透明的。到达陆地的热能用来加热薄薄的陆地表面层，而相同数量的热能到达水面时，则会渗透到更深的深度。
低纬度地区的加热和冷却较暖和，而高纬度地区较冷。海水温度也受全球温度分布的影响。洋流在行星风系以及这些海岸的区域形状的影响下流动。由于洋流是通过平流从低纬度向高纬度传递热量的非常重要的媒介。
除了气体之外，大气中还包含一些其他细小的悬浮颗粒和水蒸气。虽然气体几乎均匀分布，但其他物质在局部和区域范围内有所不同。它们的可用性和数量也随季节而变化。
任何区域或山脉的坡度对空气的加热或冷却有直接的影响。北半球南坡和南半球北坡比其对应坡接收的能量更多。
来自太阳的能量在全球范围内并不均匀。赤道地区炎热，全年温度较高。一般来说，从赤道到两极，温度逐渐下降。最低温度出现在两极及其附近。为了表示温度分布，使用 **等温线**。**等温线是连接相同温度地点的假想线**。如果我们在世界地图上绘制某一时间的等温线，我们就可以了解温度分布的空间模式。我们研究两种情况：-
- 太阳位于北回归线正上方
- 太阳位于南回归线正上方
六月第三周结束时 (6 月 21 日) 太阳位于 **北回归线 (北纬 23.50 度)** 正上方。整个北半球都见证了明亮的阳光，更多的日照导致整个地区的温度较高。但最高的月平均温度不是在六月记录的，而是在七月记录的。七月被用来研究北半球理想的夏季月份。最高温度记录在撒哈拉沙漠 (北非) 和中亚西部沙漠地区的大片区域。这条带从撒哈拉沙漠穿过阿拉伯半岛延伸到塔尔沙漠。高温区也延伸到了印度-恒河平原和青藏高原。由于高温，该地区气压较低，因此吸引了季风。这个低压区被称为 **热带辐合带 (ITCZ)**。在北半球夏季，由于陆地比水更热，等温线在陆地上向北弯曲。海洋上的情况正好相反，因为水体不像陆地那样热。因此，北半球海洋上的等温线向南弯曲。由于气温记录更高，在墨西哥西北部和美国西南部形成了另一个低压系统。
十二月第三周结束时 (12 月 21 日) 太阳位于 **南回归线 (南纬 23.50 度)** 正上方。整个南半球都见证了明亮的阳光，更多的日照导致整个地区的温度较高。但最高的月平均温度不是在十二月记录的，而是在一月记录的。因此，一月被用来研究南半球理想的夏季月份。两个主要的洲 - 南美洲和非洲 - 都向南逐渐变细。南美洲和非洲的一月份平均最高气温约为 270C。由 270C 等温线包围的区域在大陆和印度洋上都很宽。温度梯度正在增加。它在北半球更大，特别是在亚洲和北美洲的大陆上。加拿大、冰岛和亚洲西伯利亚的极地地区记录了最低温度，约为 -400C。在北冰洋上，等温线向极地弯曲，而在陆地上，等温线向南弯曲。这是因为通过盛行风和洋流将热量从赤道地区输送到两极地区。
在某些情况下，温度并不总是随着海拔高度的升高而下降，而是上升。这种情况被称为**温度逆温**。逆温这个词的意思是与正常情况相反。因为正常的现象是温度随着海拔高度的升高而下降，而在逆温的情况下，温度随着高度的升高而上升。这种情况发生在近地面空气比上层空气更冷的时候。
温度逆温只在特定条件下发生。
- 必须有漫长而凉爽的夜晚，以便地球辐射吸收的太阳能。
- 必须有晴朗的天空，以便地表辐射能够逃逸。
- 必须有平静稳定的空气，以便没有垂直气流。
温度逆温有几种类型。
- 地面逆温，
- 山谷逆温，
- 下沉逆温和
- 锋面逆温
地面逆温发生在晴朗的天空下，地表因地面辐射而迅速降温。这样，地面上方的温度仍然比近地面的空气温度高。当近地面的温度达到露点时，雾形成的可能性就会增加。地面逆温在高纬度地区或热带地区平原的冬季非常常见。
山谷逆温发生在起伏的地形上，尤其是在丘陵地区。在这种情况下，山坡在晚上变得凉爽，与之接触的空气也变得更冷。冷空气沿着山坡向下蔓延，占据山谷。山谷的暖空气被向上推，从而形成了明显的温度逆温。
下沉逆温主要发生在副热带高压带或山脉背风坡，在那里空气下沉。在这两种情况下，下沉的空气在这个过程中都会变暖，而下层已存在的空气则比较冷。每下降 1 公里，空气就会升温约 100 摄氏度。
这种类型的温度逆温发生在两种不同气团的锋面形成过程中。当寒冷而重的气团在暖区下方切入被暖气团占据的区域时，暖空气被抬升。地面被冷空气占据，因此形成了逆温。