温度梯度

 温度梯度

温度梯度（temperature gradient）是自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象。

简介

温度梯度（temperature gradient）是自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象。在具有连续温度场的物体内，过任意一点P温度变化率最大的方向位于等温线的法线方向上，称过点P的最大温度变化率为温度梯度，用gradt表示 　　

GradT= 　　式中，n为法向方向单位矢量，为温度在n方向的导数。 　　

或GradT= 　　式中，i,j,k分别表示坐标轴上的单位矢量。

分类

在陆地上，大约每升高100米，气温下降0.6℃，从而形成一个随高度增加而温度逐级下降的大气温度梯度。在接近地表的范围内，由于地形差异和覆盖物的影响，也会出现较为明显的温度梯度。例如，在巴拿马一个高40米的热带雨林中，森林顶部的日平均气温为30℃，中部为28℃，靠近地面处则为26.5℃。土壤中的温度变化也呈明显的阶梯式。例如，当土表下2厘米处的日最高温度是62.1℃时，10厘米处为40℃，20厘米处为33.4℃，60厘米处为26.4℃，100厘米处则为24.5℃。湖泊的水温也随深度增加而递减。例如，当水面温度为22℃时，在8.8米深处为21℃，13.8米处为11℃，39米处则降至5.5℃。海洋水温的变化也如此。南大西洋的洋面水温为25.7℃时，100米深处为14.6℃，1000米处则降至4.0℃。在某个水深处，水温往往骤然下降，这称为温跃层。这种现象限制了生物的活动与分布。　温度梯度因受太阳辐射、气流、水流和地面覆盖物的影响而出现经常的变化。一般说来，在同一季节内，水域的温度梯度昼夜变动较小，山地的变动较大。温度梯度的季节变化在高纬度地区比在低纬度地区要大些。

水平温度梯度

陆地上或洋面上的温度分布随纬度的增高而逐渐下降。例如，中国地跨几十个纬度，温度梯度的水平变化很明显，从南向北，气温随纬度增高而递减。以7月平均气温为例，东北平原为20～24℃，华北平原和长江中下游为24～29℃，江南丘陵及南岭一带为26～30℃，东南沿海与海南岛则为30℃。因水陆分布和海拔高度的差别，同一纬度上不同地方的气温也会有差异，但南北向温度梯度却是总的分布趋向，各月等温线图表示出这一趋向。编辑本段计算原理依据对流层到地面的位置来计算

对流层的位置约由地面至12公里的高度。在对流层里的气温随着高度增加而降低，大约是每上升1公里下降6.5℃，由于温度的变化大，使得空气不稳定而有对流产生，所有的气象变化均发生在此层中。同温层的位置约由地面12公里至50公里的高度。 　　

同温层里的温度变化和对流层相反，是随高度增加而略增，在这层里的空气对流及涡流的情形非常微弱，大气中的臭氧层便在此层的温度随高度的增加而锐减。游离层的位置在离地面80公里以上，空气极为稀薄，并且游离化，此层的温度随高度的增加而上升。 

离地面愈高，大气压力愈低，今以一绝热箱形装置来仿真不同高度下的气压状态，并量取其温度。发现每上升一千公尺高度时，气温大约降低摄氏一度，这种温度随高度直线递减的关系，称为大气绝热递减率。当大气的温度递减率高于绝热递减率--即每升一千公尺，温度下降1℃以上--时称为超热状态，此时由于温度变化过大造成不稳定的气流，温度梯度差异大。反之，当大气的温度递减率低于绝热递减率时（即每升高一千公尺，温度下降1℃以下），称为次绝热状态，此时因温度变化小，气流稳定，温度梯度差异小。

阳光是决定温度梯度的其中一个因素

由于阳光是地球最大的能量来源，所以地球表面或大气的温度受吸收阳光的多寡而定，进而影响温度梯度高低差异。