二、大氣概述

2. 大氣的溫室效應和冷卻現象?

短波太陽輻射的分配

太陽的能量,以短波輻射方式穿越大氣層向地球表面傳送,其中約有 2%屬於紫外線及其他對人體有害的輻射線,被平流層上部之臭氧層所吸收;有20%為對流層中之水氣、雲層和微塵物所吸收。尚有35%的能量被地面、大氣或雲層等反射返回太空中,僅剩43%可以直接到達地面,而被吸收(圖2)。

地面將所吸收之太陽能以長波方式向天空輻射。大氣層中之水氣、雲層及微塵物,可吸收來自地球表面之長波輻射能,使地表面上之熱量不致無止境的散失。尤其當天空為雲層遮蔽時,更可防止地面熱量的散逸,大氣層具有這種保溫作用,如同玻璃的花房,具有保溫作用,因此我們稱大氣這種特性為溫室效應(greenhouse effect)(圖3)。

台灣冬天當寒流侵襲時,一般氣流係來自溫度甚低的大陸冷氣團源地,如西伯利亞和蒙古一帶,其空氣的溫度遠比所到達地之溫度為低,這種單純因冷空氣所導致的溫度下降稱之為平流冷卻。另外,晚間因無太陽短波輻射,上述之地表面之長波輻射作用可散熱,使地表面溫度下降;尤其當天空晴朗或雲量稀少,在夜間至清晨太陽出來以前這段時間內,輻射作用源源不斷地將地面之熱量向天空散射,常使地面附近氣溫急速下降,這種現象稱為輻射冷卻。假若平流冷卻加上輻射冷卻雙重效應同時發生,常可出現低溫。譬如當一次寒潮侵襲時,在寒冷的西北氣流影響下,天空放晴,入夜以後,氣溫常急速下降,至次日清晨因而出現極端低溫,即為最好的例子。

溫室效應