“二十四節氣”是中華民族農耕文明的產物,也是我國寶貴的非物質文化遺產,千百年來在指導中國人的生產生活實踐方面發揮了巨大作用。即日起,科普中國聯合中國氣象學會推出“節氣科普”系列原創內容,帶您盡攬華夏智慧之美。
大暑節氣,驕陽似火,熱浪滾滾。民諺說“小暑大暑,上蒸下煮”,精準描繪了此時天地間如同巨大蒸籠的景象。今年,全球多地更是遭遇罕見高溫,7月初,我國10省市氣溫直逼42℃,多地氣溫刷新歷史同期極值。當我們在汗流浹背中應對這場“烤”驗時,不禁要問:這“上蒸下煮”的酷熱究竟從何而來?僅僅是太陽的“功勞”嗎?
太陽輻射的“延遲兌現”
夏至時分,太陽直射北回歸線,北半球迎來全年最強的太陽輻射。然而此時大氣和地表并不會立即被加熱到最高點,這背后是熱慣性在“作祟”。陸地如同一個“充電寶”,吸收太陽輻射后升溫緩慢,需要持續累積能量。直到夏至后約一個月,也就是7月中旬至8月中旬的三伏天,地表儲熱才達到峰值,氣溫也隨之攀升至全年最高點。古人總結的“夏至三庚數頭伏”,正是通過觀察干支歷精準預測一年中最熱時段開始的智慧結晶,堪稱古老的“熱量預報算法”。
副熱帶高壓打造“熱力穹頂”
每年夏季,一個強大的天氣系統——副熱帶高壓(簡稱“副高”)會在我們頭頂形成無形的“熱力穹頂”。其內部的下沉氣流如同巨大的“壓縮機”,壓縮空氣導致絕熱增溫,效果十分顯著。同時,下沉氣流還抑制了云雨的形成,白天任由太陽直射地表,使地面吸收大量熱量;夜間則像一個天然的“保溫罩”,阻礙地面散熱,催生出30℃以上的“熱夜”。
副高西側如同一臺巨型風扇,引導西南急流將南海的暖濕水汽源源不斷輸向陸地。這股暖濕氣流與副高自身的下沉增溫相互疊加,使得高溫高濕并存。此外,當臺風逼近時,其外圍的下沉氣流也會產生增溫效應,進一步加劇局部區域的酷熱。
濕度的“熱感倍增”效應
伏天不僅有高溫,更有高濕。當空氣濕度大于60%時,汗液蒸發效率驟降,難以通過汽化吸走皮膚表面的熱量,導致熱量在體內堆積。此時,濕度就變成了體感溫度的“放大器”,尤其當夏日雷陣雨到來之前,濕度陡增,悶熱感更會加劇。《淮南子·時則訓》記載的“季夏之月......土潤溽暑,大雨時行”中,“溽”即濕氣蒸騰,“暑”為炎熱,“溽暑”就是指這種濕熱彌漫的酷暑,也就是我們常說的“桑拿天”。
陸地是天然的“加熱板”
陸地比熱容僅為水的1/4,這意味著同等太陽輻射條件下,陸地升溫比海洋快得多。烈日暴曬下,裸露地表溫度可迅速升至70℃以上,赤腳踩上去足以燙傷,沙窩里甚至能烤熟雞蛋。地表通過直接接觸和輻射烘烤空氣,直接加熱近地面的空氣層。北魏《齊民要術》引《食經》“六月伏日捶石取火”的記載,正是利用了烈日暴曬下巖石溫度可達80℃以上,敲擊燧石濺落的火星可引燃干草的特性,證明了地表作為強大“加熱板”的作用。
城市熱島效應
城市中,大面積的瀝青、混凝土等硬化地表如同吸熱海綿,對太陽輻射的吸收率遠高于自然地表。密集的建筑群阻擋熱量散失,加上空調、汽車等排放的廢熱,使城區如同一個高效的“效能爐”,白天,城市大量吸收熱量;夜晚,又難以將熱量釋放出去,導致城區溫度高于周邊鄉村。城市熱島效應是人類活動改變城市微氣候的典型例子。
全球變暖
溫室氣體劇增如同給地球裹上了厚厚的“保溫毯”,大氣吸收地表紅外輻射的能力增強,熱量更難以逃逸至太空。另一個關鍵因素是北極加速融化,其其變暖速率達全球平均水平的3倍,北極的快速變暖削弱了極地冷渦的勢力,迫使副熱帶高壓更加強勢地向北推進并長期盤踞。全球變暖與北極加速融化聯手,使得熱浪的持續時間更長、強度更大。
逆溫層
在晴朗無風的伏天夜晚,地面熱量通過長波輻射急速散失,近地面空氣冷卻得比上層空氣快,形成了逆溫層,阻礙熱量向高空擴散。同時,逆溫層抑制空氣流動,導致汽車尾氣、工業排放物等氣溶膠顆粒(如灰塵、煙塵)在低空堆積。這些污染物會吸收地表長波輻射,轉化為熱能回饋給大氣,使近地面溫度進一步升高。
大暑酷熱成因多樣復雜,絕非單一因素使然。太陽輻射、副熱帶高壓、濕度、陸地、城市,疊加全球變暖的影響以及夜間逆溫層形成的“熱力蓋子”和污染物反饋,這些因素共同構成了一個多樣而復雜的“熱力系統”,使得“上蒸下煮”的感受如此強烈而持久。大暑時節也再次提醒大家,務必做好防暑降溫,安然度過炎炎伏天。
作者:王元紅 天氣氣候高級工程師、中國作家協會會員、中國氣象學會會員
審核:陳云峰 中國氣象學會科普工作委員會副主任委員、正研級高工
吳宇 中國氣象學會科普部 項目主管
策劃:翟國慶 閻冬 史文慧
聯合出品:科普中國×中國氣象學會
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