三、地表性质
在这以前,我们所讨论的是这样的日射值,即似乎它们所影响的地表是一个均一的表面。就世界而言,地表的基本差别在于水陆表面之间。
物质比热的定义是:将1g这种物质温度升高(或降低)1C能吸收(或放出)的数量,海水的比热为0.94,花岗岩的比热约0.2。换句话说,为了提高与陆地同样度数的温度,水必须吸收l:ls地表几乎多4倍的热。因此,陆地表面增热比水面迅速、强烈。另一方面,当热源中断时,陆地冷却也比水面迅速。
其他一些因素使这种差别更加明显。密实的地球是不良导体,因此其表面一薄层增热较强烈。地球不透明,而水却能让太阳光穿透到较大的深度,所以在较小程度上影响较多的水。在水面以下15~18m处可以探测到温度的日波动,但是在地面14T/b~lm处才能测到这种变化。水面能发生蒸发,这是一个冷却的过程;通过水中容易形成的对流所引起的混合作用也发生相当多的热量传输。水反射大部分太阳光线(可与抛光的银器相I:IS,它们在最炎热的太阳下也较凉,因为它们反射95%的光线),而颜色较深的地表物质吸收较多的光线。一张落在雪地表面的黑纸,几小时后就会下沉几厘米深,因为它吸收了热量,从而融化了周围的雪。雪地反射大部分光线,因而滑雪者在耀眼的阳光下变为青铜色时,白雪却依然存在。极地冰帽实际上是极好的反射场。达到单位面积地表的总太阳辐射与被反射量之比(用小数或百分率表示),叫做反射系数或反射率。从宇宙空间看到的地球平均反射率(还包括云的反射率)约为0.4,即太阳辐射的4/10被反射回宇宙空间。地表的反射率从暗色土壤的0.03到雪地的0.8不等。光线近乎垂直时,水的反射率低(约为0.02),但是角度小的倾斜光线反射率较高,草地反射率大约为0.25。
干沙土比热小,在表面处增温迅速,尽管土粒之间所含空气具有绝缘作用,使热量被保留在地表。因而地表以下仅几厘米处沙子温度即可能低15。C之多。沼泽地或积水的土壤,起类似于水面的作用,森林通过形成树荫减轻增热作用。小气候学提供了关于这些变化的许多实例。试比较1925年6月在索尔兹伯里平原测得的下列各种地表面上的气温记录,树荫下(空气)22°C、裸地35.5℃、碎石路43℃、草地29℃、沙35℃、碎砖31℃。
陆地和水面差异增热的气候学结果导致了日对比和季节对Isis。夏季夜晚一定体积的水因射出辐射而降低的温度仅为同体积土地的1/4。因此,水面的温度日较差小得多。
上升暖气流当地球表面的增热局限于一个“热点”(如茂密植被中的一条道路、一块柏油或裸露地面)上时,这里的上升气流称为上升暖气流或“对流单体”,鸟类和滑翔机驾驶员可借助这种气流上升。上升气流生成时,似乎是呈涡流圈的形式,圈内为辐合的旋转气流。热点和热点形成的上升气柱很少是连续的,通常上升暖气流由猛烈上升空气的单体或“泡”组成。在处于反气旋条件下的温暖而无风的日子里,确实可能存在一些稳定的上升暖气流源,但更为常见的是,在近地面空气(它不时“激发”出热气流)中存在着一个普遍的扰动带。
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