氣候學/大氣溫度
大氣加熱和冷卻透過以下過程進行：--
- 大氣對太陽輻射的部分吸收
- 傳導
- 地面輻射
- 對流
- 平流
- 凝結潛熱
- 空氣的膨脹和壓縮
太陽輻射直接來自太陽，到達地球表面。它是短波輻射的形式。它們能量很高，以至於大氣中的氣體無法捕獲它們。但是，對流層下層存在一些塵埃顆粒和水蒸氣，它們能夠直接吸收來自太陽的一些能量。大約20%的總入射太陽能被大氣中的塵埃顆粒和水蒸氣捕獲。
傳導的字面意思是透過一種介質傳遞某物，而介質本身沒有明顯的運動。它是將某物從一部分傳遞到另一部分，而沒有任何物理運動。空氣是一種非常差的熱傳導介質。它是熱量在空氣團中傳遞的非常緩慢的過程。透過這種方式，空氣被加熱，但它並不重要。因為，空氣處於氣態，其粒子（分子或原子）沒有緊密地堆積在一起。與地球表面非常接近的一層薄薄的空氣，透過傳導方式被加熱。
地面輻射是大氣加熱最重要的方式。到達大氣頂層的總太陽電磁輻射中，大約49%到達地球表面。能量以短波電磁輻射的形式從太陽到達地球表面。被加熱的地球以長波電磁輻射或紅外輻射的形式將能量輻射回大氣層。地面輻射是全年 24 小時持續進行的。白天，當太陽在天空時，來自太陽的短波入射能量大於地球表面（陸地和水）損失的能量。warming.html同樣重要的是，對流層內隨著海拔的升高，溫度會逐漸下降。由於地球首先被加熱，然後大氣開始加熱，因此在地表記錄到更高的溫度。
地球表面被來自太陽的能量加熱。與表面接觸的空氣處於氣態。地球表面的加熱導致與之接觸的空氣[檢查拼寫]被加熱。但空氣因加熱而密度降低。它進一步導致被加熱/膨脹的空氣分子向上移動。大量向上移動的空氣分子形成了對流。哈德利環流、費雷爾環流和極地環流的發生是對流層對流的例子。因此，對流將從太陽接收的熱能傳遞到表面，再從表面傳遞到大氣層。
平流的含義是將某物從一個地方轉移到另一個地方，尤其是在水平方向上。大氣是一個巨大的空氣體，其氣壓在不同因素的影響下存在差異。由於區域性、區域和全球層面的氣壓變化，大氣氣體一直在運動。季風氣流運動是區域平流的例子，而行星永久風系統代表了全球平流。所有這些都將熱量從一個區域轉移到另一個區域。
由於物質狀態變化而吸收或釋放的熱量稱為潛熱。在此過程中，該物質的溫度不會發生變化。換句話說，它是將物質改變為更高物質狀態所需的熱量。例如，當水從一種狀態變為另一種狀態時，例如，水蒸氣變為液態水，液態水變為固態水（冰），它會吸收或釋放熱量。這種過程中涉及的能量被稱為潛熱，通常稱為“隱藏”的熱量。
它是凝結髮生時釋放到大氣中的熱能。當一克水蒸氣變成水並釋放出卡路里時，它被稱為凝結潛熱，因為它由於凝結過程而到達大氣層。
向下的質量更大。正因為如此，任何一團空氣，如果它上升，向上運動就會膨脹。因為上升的空氣進入密度較低的區域，導致膨脹。上升的空氣膨脹，分子間空間擴大，導致空氣冷卻。這也被稱為 **絕熱冷卻**。這意味著冷卻是由空氣的體積膨脹引起的。
地球是一個球體，大氣環繞著它。地球表面和大氣中的能量分佈差異很大，尤其是在緯度方面。熱量分佈受多種因素影響，其中重要的有：-
- 緯度
- 海拔和地球表面的性質
- 陸地和水的分佈
- 洋流的性質
- 天空的透明度
- 坡向緯度
太陽的光能到達地球表面，最大角度為 180 度。低緯度地區較暖和，高緯度地區較冷。高緯度地區由於加熱效率較低，因此寒冷得多。
大氣通常透過長波地面輻射而變暖。因此，低海拔地區比高海拔地區溫度更高。岩石的性質也會影響大氣的加熱和冷卻。裸露岩石的地區受太陽能的加熱更強烈。這類地區也會輻射回更多接收到的能量，導致那裡空氣迅速升溫。
地球表面覆蓋著陸地和水體。陸地對入射的太陽輻射是不透明的，而水是半透明的。到達陸地的熱能用來加熱薄薄的陸地表面層，而相同數量的熱能到達水面時，則會滲透到更深的深度。
低緯度地區的加熱和冷卻較暖和，而高緯度地區較冷。海水溫度也受全球溫度分佈的影響。洋流在行星風系以及這些海岸的區域形狀的影響下流動。由於洋流是透過平流從低緯度向高緯度傳遞熱量的非常重要的媒介。
除了氣體之外，大氣中還包含一些其他細小的懸浮顆粒和水蒸氣。雖然氣體幾乎均勻分佈，但其他物質在區域性和區域範圍內有所不同。它們的可用性和數量也隨季節而變化。
任何區域或山脈的坡度對空氣的加熱或冷卻有直接的影響。北半球南坡和南半球北坡比其對應坡接收的能量更多。
來自太陽的能量在全球範圍內並不均勻。赤道地區炎熱，全年溫度較高。一般來說，從赤道到兩極，溫度逐漸下降。最低溫度出現在兩極及其附近。為了表示溫度分佈，使用 **等溫線**。**等溫線是連線相同溫度地點的假想線**。如果我們在世界地圖上繪製某一時間的等溫線，我們就可以瞭解溫度分佈的空間模式。我們研究兩種情況：-
- 太陽位於北迴歸線正上方
- 太陽位於南迴歸線正上方
六月第三週結束時 (6 月 21 日) 太陽位於 **北迴歸線 (北緯 23.50 度)** 正上方。整個北半球都見證了明亮的陽光，更多的日照導致整個地區的溫度較高。但最高的月平均溫度不是在六月記錄的，而是在七月記錄的。七月被用來研究北半球理想的夏季月份。最高溫度記錄在撒哈拉沙漠 (北非) 和中亞西部沙漠地區的大片區域。這條帶從撒哈拉沙漠穿過阿拉伯半島延伸到塔爾沙漠。高溫區也延伸到了印度-恆河平原和青藏高原。由於高溫，該地區氣壓較低，因此吸引了季風。這個低壓區被稱為 **熱帶輻合帶 (ITCZ)**。在北半球夏季，由於陸地比水更熱，等溫線在陸地上向北彎曲。海洋上的情況正好相反，因為水體不像陸地那樣熱。因此，北半球海洋上的等溫線向南彎曲。由於氣溫記錄更高，在墨西哥西北部和美國西南部形成了另一個低壓系統。
十二月第三週結束時 (12 月 21 日) 太陽位於 **南迴歸線 (南緯 23.50 度)** 正上方。整個南半球都見證了明亮的陽光，更多的日照導致整個地區的溫度較高。但最高的月平均溫度不是在十二月記錄的，而是在一月記錄的。因此，一月被用來研究南半球理想的夏季月份。兩個主要的洲 - 南美洲和非洲 - 都向南逐漸變細。南美洲和非洲的一月份平均最高氣溫約為 270C。由 270C 等溫線包圍的區域在大陸和印度洋上都很寬。溫度梯度正在增加。它在北半球更大，特別是在亞洲和北美洲的大陸上。加拿大、冰島和亞洲西伯利亞的極地地區記錄了最低溫度，約為 -400C。在北冰洋上，等溫線向極地彎曲，而在陸地上，等溫線向南彎曲。這是因為透過盛行風和洋流將熱量從赤道地區輸送到兩極地區。
在某些情況下，溫度並不總是隨著海拔高度的升高而下降，而是上升。這種情況被稱為**溫度逆溫**。逆溫這個詞的意思是與正常情況相反。因為正常的現象是溫度隨著海拔高度的升高而下降，而在逆溫的情況下，溫度隨著高度的升高而上升。這種情況發生在近地面空氣比上層空氣更冷的時候。
溫度逆溫只在特定條件下發生。
- 必須有漫長而涼爽的夜晚，以便地球輻射吸收的太陽能。
- 必須有晴朗的天空，以便地表輻射能夠逃逸。
- 必須有平靜穩定的空氣，以便沒有垂直氣流。
溫度逆溫有幾種型別。
- 地面逆溫，
- 山谷逆溫，
- 下沉逆溫和
- 鋒面逆溫
地面逆溫發生在晴朗的天空下，地表因地面輻射而迅速降溫。這樣，地面上方的溫度仍然比近地面的空氣溫度高。當近地面的溫度達到露點時，霧形成的可能性就會增加。地面逆溫在高緯度地區或熱帶地區平原的冬季非常常見。
山谷逆溫發生在起伏的地形上，尤其是在丘陵地區。在這種情況下，山坡在晚上變得涼爽，與之接觸的空氣也變得更冷。冷空氣沿著山坡向下蔓延，佔據山谷。山谷的暖空氣被向上推，從而形成了明顯的溫度逆溫。
下沉逆溫主要發生在副熱帶高壓帶或山脈背風坡，在那裡空氣下沉。在這兩種情況下，下沉的空氣在這個過程中都會變暖，而下層已存在的空氣則比較冷。每下降 1 公里，空氣就會升溫約 100 攝氏度。
這種型別的溫度逆溫發生在兩種不同氣團的鋒面形成過程中。當寒冷而重的氣團在暖區下方切入被暖氣團佔據的區域時，暖空氣被抬升。地面被冷空氣佔據，因此形成了逆溫。