热量从太阳到地面、再从地面到大气都需要时间,这就造成了气温相对于太阳辐射的“滞后性”。
举个例子:
一天中,太阳辐射最大时出现在正午12时,而气温最高往往在14时左右;
一年中,太阳辐射最大出现在夏至(6月21日左右),而一年的最热时段往往出现在夏至过后的小暑、大暑节气。
Get到这一点,我们再来看春天和秋天的天气特点。
春季,是冬季到夏季的过渡季节。此时的北半球,随着时间的推移,太阳辐射越来越强,地面受热温度升高,紧贴地面的空气温度也随之升高。由于热量传递的“滞后性”,高层大气的温度相对低层大气要热得慢一些,这就会造成下层空气温度高、上层空气温度相对较低的不稳定状态。
如一壶水,下面一直在加热,下面的水比上面的水温度高,就很容易形成上下对流运动。大气运动亦是如此,这就是春季容易出现强对流天气的原因。
秋季正好相反,秋季是夏季到冬季的过渡季节。地面得到的太阳热量越来越少,地面温度越来越低,低层大气温度也随之降低,但与此同时,由于热量传递的“滞后性”,高层大气还维持相对高的温度。
冷空气重在下面,暖空气轻在上面,大气维持在一个比较稳定的状态,因此秋季的强对流天气要比春季少很多。对流天气少,天空云量也相对较少,晴朗的天气则趁机频频“抢镜”,极易出现碧空万里的“刷屏蓝”。
我们所谓的秋高气爽,“气爽”的最主要原因就是,空气中水汽含量少。
秋天,当高层出现冷空气的时候,低层的温度已经降低,很难出现下暖上冷的不稳定状态出现,对流云较少出现,整层大气水汽含量少,天就显得比较干爽。春天,高空冷空气要滞后于低层,而低层由于加热比较快,就比较容易形成对流性天气。
张涛 制图。
同理,南方的“回南天”为何只发生在春季,而不发生在秋季?关键在于空气中温湿度的配置,也与热量传递的“滞后性”有关。
春季,北半球太阳辐射越来越强,地面升温快,室外大气很快被加热,室内气温比室外回暖要慢一些,室内墙壁温度回暖更慢,室外暖湿空气进到相对冷的室内在冷的墙壁上就容易凝结,就好比对着镜子哈气一样,形成南方特有的“回南天”。