“二十四节气”是中华民族农耕文明的产物,也是我国宝贵的非物质文化遗产,千百年来在指导中国人的生产生活实践方面发挥了巨大作用。即日起,科普中国联合中国气象学会推出“节气科普”系列原创内容,带您尽揽华夏智慧之美。
大暑节气,骄阳似火,热浪滚滚。民谚说“小暑大暑,上蒸下煮”,精准描绘了此时天地间如同巨大蒸笼的景象。今年,全球多地更是遭遇罕见高温,7月初,我国10省市气温直逼42℃,多地气温刷新历史同期极值。当我们在汗流浃背中应对这场“烤”验时,不禁要问:这“上蒸下煮”的酷热究竟从何而来?仅仅是太阳的“功劳”吗?
01太阳辐射的“延迟兑现”
夏至时分,太阳直射北回归线,北半球迎来全年最强的太阳辐射。然而此时大气和地表并不会立即被加热到最高点,这背后是热惯性在“作祟”。陆地如同一个“充电宝”,吸收太阳辐射后升温缓慢,需要持续累积能量。直到夏至后约一个月,也就是7月中旬至8月中旬的三伏天,地表储热才达到峰值,气温也随之攀升至全年最高点。古人总结的“夏至三庚数头伏”,正是通过观察干支历精准预测一年中最热时段开始的智慧结晶,堪称古老的“热量预报算法”。
02副热带高压打造“热力穹顶”
每年夏季,一个强大的天气系统——副热带高压(简称“副高”)会在我们头顶形成无形的“热力穹顶”。其内部的下沉气流如同巨大的“压缩机”,压缩空气导致绝热增温,效果十分显著。同时,下沉气流还抑制了云雨的形成,白天任由太阳直射地表,使地面吸收大量热量;夜间则像一个天然的“保温罩”,阻碍地面散热,催生出30℃以上的“热夜”。
副高西侧如同一台巨型风扇,引导西南急流将南海的暖湿水汽源源不断输向陆地。这股暖湿气流与副高自身的下沉增温相互叠加,使得高温高湿并存。此外,当台风逼近时,其外围的下沉气流也会产生增温效应,进一步加剧局部区域的酷热。
03湿度的“热感倍增”效应
伏天不仅有高温,更有高湿。当空气湿度大于60%时,汗液蒸发效率骤降,难以通过汽化吸走皮肤表面的热量,导致热量在体内堆积。此时,湿度就变成了体感温度的“放大器”,尤其当夏日雷阵雨到来之前,湿度陡增,闷热感更会加剧。《淮南子·时则训》记载的“季夏之月......土润溽暑,大雨时行”中,“溽”即湿气蒸腾,“暑”为炎热,“溽暑”就是指这种湿热弥漫的酷暑,也就是我们常说的“桑拿天”。
04陆地是天然的“加热板”
陆地比热容仅为水的1/4,这意味着同等太阳辐射条件下,陆地升温比海洋快得多。烈日暴晒下,裸露地表温度可迅速升至70℃以上,赤脚踩上去足以烫伤,沙窝里甚至能烤熟鸡蛋。地表通过直接接触和辐射烘烤空气,直接加热近地面的空气层。北魏《齐民要术》引《食经》“六月伏日捶石取火”的记载,正是利用了烈日暴晒下岩石温度可达80℃以上,敲击燧石溅落的火星可引燃干草的特性,证明了地表作为强大“加热板”的作用。
05城市热岛效应
城市中,大面积的沥青、混凝土等硬化地表如同吸热海绵,对太阳辐射的吸收率远高于自然地表。密集的建筑群阻挡热量散失,加上空调、汽车等排放的废热,使城区如同一个高效的“效能炉”,白天,城市大量吸收热量;夜晚,又难以将热量释放出去,导致城区温度高于周边乡村。城市热岛效应是人类活动改变城市微气候的典型例子
06全球变暖
温室气体剧增如同给地球裹上了厚厚的“保温毯”,大气吸收地表红外辐射的能力增强,热量更难以逃逸至太空。另一个关键因素是北极加速融化,其其变暖速率达全球平均水平的3倍,北极的快速变暖削弱了极地冷涡的势力,迫使副热带高压更加强势地向北推进并长期盘踞。全球变暖与北极加速融化联手,使得热浪的持续时间更长、强度更大。
07逆温层
在晴朗无风的伏天夜晚,地面热量通过长波辐射急速散失,近地面空气冷却得比上层空气快,形成了逆温层,阻碍热量向高空扩散。同时,逆温层抑制空气流动,导致汽车尾气、工业排放物等气溶胶颗粒(如灰尘、烟尘)在低空堆积。这些污染物会吸收地表长波辐射,转化为热能回馈给大气,使近地面温度进一步升高。
小结
大暑酷热成因多样复杂,绝非单一因素使然。太阳辐射、副热带高压、湿度、陆地、城市,叠加全球变暖的影响以及夜间逆温层形成的“热力盖子”和污染物反馈,这些因素共同构成了一个多样而复杂的“热力系统”,使得“上蒸下煮”的感受如此强烈而持久。大暑时节也再次提醒大家,务必做好防暑降温,安然度过炎炎伏天。
作者:王元红 天气气候高级工程师、中国作家协会会员、中国气象学会会员
审核:
陈云峰 中国气象学会科普工作委员会副主任委员、正研级高工
吴宇 中国气象学会科普部 项目主管
策划:翟国庆 阎冬 史文慧
联合出品:科普中国×中国气象学会
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来源: 科普中国
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