划地为牢逆温层
划地为牢逆温层
张敏思
2019年1月
《西游记》第50回说到孙悟空去化斋,要留下唐僧但又担心附近有妖怪,于是取出金箍棒在地下画了一个圈,嘱咐师父道:「老孙画的这圈,强似那铜墙铁壁。凭他甚么虎豹狼虫,妖魔鬼怪,俱莫敢近。但只不许你们走出圈外,只在中间稳坐,保你无虞。」看倌要知道,孙行者造的这个隐形结界,大气层中有时亦会出现。
在大气层底部,气温一般会随高度增加而下降。在标准大气中从地面向上爬升直至对流层,每升高1000米,温度就降低约6.5°C。然而在实际大气环境中,有时高度增加时气温反而上升,这种倒置的温度结构被称为逆温层。
我们可以利用温熵图上的气温剖线轻易找出逆温层的所在 (图一)。它常出现于晴朗微风的冬天晚上。没有了云的遮蔽,地球表面热量能自由散发到大气外,并令接近地面的空气温度迅速下降。微弱的风力减少了下层已变冷的空气与上层仍较暖的空气互相混合,以致出现了明显下冷上暖的逆温现象。这种辐射逆温层通常在黎明前出现,并随著日出带来的增温而消失。
孙悟空画的圈子是否铜墙铁壁很难知道,但逆温层可真算是隐形的盖子呢!逆温层出现时,下面的空气较冷较重,不会无故向上升;上面的空气较暖较轻,亦不会自然地下沉。缺乏垂直运动趋势的空气总是稳定的,难以形成对流。处于逆温层下的空气就犹如给一幅被复盖住,不容易逃离到高空去。当有细微的尘粒排放到空中,便会积聚起来,挥之不散,慢慢形成烟霞天气,使能见度降低。
逆温层也会影响飞行活动。它阻碍上空和下方气流的混合,故其上方及下方空气的密度、风向、风速可以很不一样。当飞机爬升或下降穿越强逆温层时可能会因浮力及风向风速的变化而遇到风切变或湍流,从而影响飞行安全。
逆温层这幅「墙壁」不只限制了空气的对流,就连声音的传播也不放过!由于声波在暖空气中的传播速度较快,出现逆温层时向上传播的声音与其传播方向会弯向冷空气的方向,把声音传到更远的地方,唐诗《枫桥夜泊》中的诗句「夜半钟声到客船」形容的正是这个场景。
另一方面,逆温层的存在却能让我们看到美丽的云海景致。春天时,香港受暖湿海洋气流影响,地面吹轻微东至东南风,逆温层阻碍云层向高空发展,有利于层状云的形成。只要逆温层维持在山顶以下,云比山矮,我们就能看到腾云驾雾般仙境一样的景色(图二)。
天文台的飞行运动天气资讯网页有当天的温熵图,而本港地区航空天气预报则提供了逆温层、云种、云量,以及云底高度的资料。

图一 温熵图显示逆温层。黑线表示探空气球量度的气温,而红线表示露点温度。黑线相对于等温线(绿线)向左倾斜表示温度随高度下降,属于正常大气的情况;相反,黑线向右倾斜代表温度随高度上升,显示该高度层出现逆温。图中橙色阴影标示的就是逆温层
