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今年夏天，杭州、成都等多地的氣溫達到了40℃以上，部分地區(qū)的地面溫度甚至可以把雞蛋煎熟。如果我們說地溫高于氣溫，這個結(jié)論是否正確呢？地溫和氣溫的關(guān)系到底是怎樣的？今天我們就來討論這個問題。  01
地溫與氣溫的關(guān)系 地溫，是指地表面和地面以下不同深度處土壤溫度的統(tǒng)稱，單位為攝氏度(℃)。新聞中說的地溫，一般是指地表溫度。氣溫，是指表示空氣冷熱程度的物理量。天氣預(yù)報中所說的氣溫，一般指在野外空氣流通、不受太陽直射下測得的空氣溫度。一日內(nèi)氣溫的最高值，一般出現(xiàn)在14—15時；最低氣溫是一日內(nèi)氣溫的最低值，一般出現(xiàn)日出前。由于太陽輻射能夠透過大氣射到地面，使地面增溫，地面再以長波輻射的形式向近地面大氣傳遞熱量，近地面大氣的熱量主要來源自地面。因此，一般情況下，地溫高于氣溫。以輻射逆溫為例，在晴朗無風的夜晚，地面冷卻快，近地面大氣迅速冷卻，離地面越近，受地面輻射冷卻越明顯，降溫越多；離地面越遠，則降溫越少。由此形成自地面開始的逆溫，地溫便會小于氣溫。
逆溫多出現(xiàn)在冬半年、夜晚，因此，地溫小于氣溫度的現(xiàn)象也多出現(xiàn)在冬半年、夜晚。??【手繪動畫】逆溫，掏心掏肺版（附文字全稿）
當有濃密低云時，低云的透明度低，太陽光很難穿透云層，會在地面形成明顯的云影，從而造成到達地表的太陽輻射量減小，使地溫下降。而且云層中含有較多的水汽和凝結(jié)物，云層吸收地面輻射的能力較強，導(dǎo)致云層溫度下降幅度小于地溫，因此可能出現(xiàn)氣溫大于地溫的現(xiàn)象。霜凍，指氣溫突然下降，地表溫度驟降到0℃以下，使農(nóng)作物受到損害甚至死亡的現(xiàn)象。出現(xiàn)霜凍時，地面熱量散失快，可能會出現(xiàn)地溫低于氣溫的情況。 02 什么是地溫梯度？ 我們?nèi)粘Ｉ钪刑岬降牡販?，多指地表溫度?/span>但其實地溫的含義很廣，除了地表，還包括了地面以下不同深度的巖土溫度。根據(jù)地下溫度的變化，地殼通常被劃分為不同的地溫帶，如變溫帶、恒溫帶、增溫帶等。?變溫帶?，深度范圍一般不超過1m到20m，溫度受到地表溫度的影響較大，而且溫度隨深度的變化規(guī)律并無固定結(jié)論，會因晝夜、季節(jié)等外部條件的不同而改變，具體取決于研究地所在的地理位置和氣候條件。恒溫帶?，位于變溫帶之下，不受季節(jié)性的氣溫變化影響，溫度大致保持為當?shù)啬昶骄鶞囟?，這一地帶的深度一般在20m以下。增溫帶?，位于恒溫帶以下，由于受到地球內(nèi)部熱力的影響，地層溫度隨埋藏深度的增加而升高，這一地帶也被稱為內(nèi)熱帶，是地球表面以下完全受控于地球的內(nèi)熱活動，溫度隨深度的增加而增加的地帶。
這里介紹一個新概念，地溫梯度，它指在增溫帶內(nèi)，地溫隨深度增加的增長率，即深度每增加100m地溫增加的度數(shù)，也稱為地熱增溫率。不同地點地溫梯度值不同，通常為1~3℃/100m。
03 地熱資源、地溫能、地熱能 地熱資源 ，指貯存在地球內(nèi)部的可再生熱能，一般集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。
地溫能，指蘊藏在地表以下一定深度（一般小于 200m）范圍內(nèi)土壤、巖石、水源中，是在當前技術(shù)條件下具備開發(fā)利用價值的低溫地熱資源。地溫能是相對于地熱資源而言的能源概念。地溫能和地熱資源均屬地熱能范疇，其區(qū)別在于：地溫能是對淺層低溫（<25℃）地熱能的定義，地熱資源是對深層高溫（≥25℃）地熱能的定義。與地熱資源不同的是，地溫能基本不受地域限制，從理論上來講，世界各地都存在著淺層地溫能。目前，利用地源熱泵技術(shù)可實現(xiàn)對地溫能的利用，主要用于冬季供熱和夏季制冷。冬季，地源熱泵把土壤中的熱量“取”出來，提高溫度后供給室內(nèi)用于取暖；夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來釋放到土壤中去，這樣能保證地下溫度常年均衡。
04 地溫帶來的影響 地溫的高低會直接影響植物的生長速度，當?shù)販剡m宜時，植物生長發(fā)育較快。此外地溫還會影響土壤中氣體、無機鹽等物質(zhì)的溶解度和擴散速度，進而影響植物根系的生長和無機鹽的吸收。地溫的變化可以影響昆蟲等生物的活動，進而影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡。例如，地溫的變化可以影響昆蟲的孵化時間和活動周期，從而影響植物授粉和生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈?。例如，在高原凍土帶修建鐵路，需要參考當?shù)囟嗄甑販?，并使用熱棒等技術(shù)應(yīng)對。而在高地溫地區(qū)修建隧道，如中老鐵路玉磨段高地溫隧道，需要采用綜合降溫措施來應(yīng)對挑戰(zhàn)。
修建隧道的工人坐在冰塊上降溫 （圖源：中鐵十一局） 不同的地溫會影響油氣的物理性質(zhì)，如粘度、密度等，進而影響油氣的采收率和開采效率。 05 練一練 北京北部山區(qū)某地季節(jié)性凍土發(fā)育典型。下圖示意1975—2015年該地40cm、80cm深度冬季平均地溫以及年最大凍結(jié)深度的年際變化。據(jù)此完成下面小題。
參考答案與解析
【解析】讀圖可知，①位于最上方，年最大凍土深度有大于80cm的情況，因此①表示最大凍結(jié)深度；冬季氣溫低，越接近地表，地溫受大氣溫度影響越大，地溫越低，40cm深度冬季平均地溫比80cm深度冬季平均地溫要低，因此②為80cm冬季平均地溫、③為40cm冬季平均地溫。綜上所述，C正確，A、B、D錯誤，故選C。【解析】讀圖可知，1995至2015年期間，40cm、80cm深度冬季平均地溫總體呈下降趨勢，最大凍結(jié)深度呈增加趨勢，可以反映出氣候趨于寒冷，由于氣候趨冷，凍土持續(xù)時間延長，初凍日趨于提前，終凍日趨于延后。綜上所述，A正確，B、C、D錯誤。故選A。【解析】北京比大興安嶺緯度低，氣候更為溫暖，因此土壤凍結(jié)深度更小；由于春季氣溫回升更快，解凍日期也更早，故C正確，A、B、D錯誤，故選C。
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