現(xiàn)在我們來聊大氣圈與氣候系統(tǒng)的第二部分內(nèi)容，地球上的氣象現(xiàn)象。

要弄清地球上的氣象現(xiàn)象，我們需要先了解大氣是如何獲得能量的。簡單說，大氣是通過直接捕獲，并再輻射原本應(yīng)該逸散到太空的一些射線來截獲能量的。也就是說，陸地表面和海洋發(fā)出的長波輻射被大氣中的溫室氣體所吸收，隨后這些能量向各個方向再輻射，凈效應(yīng)就是近地表的大氣層中截留了一部分能量。太陽輻射以短波輻射為主，而地面輻射和大氣中的云層主要是長波輻射。這些通過云層反射回來的能量，稱為大氣逆輻射。

大氣吸收地面長波輻射，又向外輻射能量，既有向上的，也有向下的，這些向下的部分，與地面輻射方向相反。大氣中的云層反射投向云層的太陽能，在白天，其凈效果是降低地表溫度，因為直接反射太陽能比云層中水蒸氣的增溫效果更明顯。但是，在夜間，云層中水蒸氣的增溫效果則占主導(dǎo)地位，因為此時沒有太陽輻射了。這樣我們就很容易理解，為什么白天多云天氣氣溫比晴天要低，而夜里多云天氣氣溫則比晴天要高；還有，在晚秋和寒冬，霜凍多出現(xiàn)在晴天的夜晚，因為熱量都漏掉了。

與氣象現(xiàn)象關(guān)聯(lián)非常強的因素，還有一個是水汽。大氣中的水汽源于海洋、湖泊、江河、沼澤、潮濕地面及植物表面的蒸發(fā)或蒸騰作用。其含量是隨時間、空間和其它影響條件而改變的。一般在低緯地區(qū)水汽大于高緯地區(qū)，沿海大于內(nèi)陸，夏季大于冬季。溫度一定時，一定體積的空氣中能容納的水汽有一定限度，這時的水汽壓稱為飽和水汽壓。

空氣中有了水汽，那么在不同的條件下，會形成各種天氣現(xiàn)象。比如，空氣中的水汽凝結(jié)，可能形成云或者霧。高空水汽在遇到凝結(jié)核后凝結(jié)成小水滴或者小冰晶的聚集，就會形成云；近地面的水汽遇冷凝結(jié)成的小水滴與顆粒物結(jié)合會形成霧。二者的相同之處是水和顆粒物的結(jié)合體，不同之處呢，主要是離地面的高度。

夜間，當(dāng)氣溫降低到使空氣中的實際水汽壓達到飽和水汽壓時，在地面和近地物體表面上就會有水汽凝結(jié)。如果此時溫度高于0℃時，則會形成小水珠，我們之稱為露；當(dāng)溫度降至0℃或更低時，則凝結(jié)成霜。

大氣中除了水汽形成的顆粒物，還有一些類似塵埃的固體顆粒物存在，氣溶膠就是懸浮在大氣中的固態(tài)和液態(tài)顆粒物的總稱。另外，由于通常不能測得這么小顆粒的實際粒徑和密度，我們一般用粒子的空氣動力學(xué)直徑來表征，這可直接由動力學(xué)的方法進行測量而求得，可使具有不同形狀、密度、光學(xué)與電學(xué)性質(zhì)的顆粒粒徑有統(tǒng)一量度。氣溶膠的空氣動力學(xué)直徑在0.001～100微米（μm）之間。主要包括6大類7種氣溶膠粒子，即：沙塵氣溶膠、碳氣溶膠（黑碳和有機碳氣溶膠）、硫酸鹽氣溶膠、硝酸鹽氣溶膠、銨鹽氣溶膠和海鹽氣溶膠。

氣溶膠主要有兩個來源：自然來源和人類活動來源。自然來源，比如，火ft噴發(fā)的煙塵、被風(fēng)吹起的土壤微粒、海水飛濺揚入大氣后而被蒸發(fā)的鹽粒、細菌、微生物、植物的孢子花粉、流星燃燒所產(chǎn)生的細小微粒和宇宙塵埃等；人類活動來源，比如，煤、油及其他礦物燃料的燃燒物質(zhì)，以及車輛產(chǎn)生的廢氣排放至空氣中的大量煙粒等。

回憶一下高中的化學(xué)課程，如何簡單鑒別溶膠和溶液？還記不記得丁達爾現(xiàn)象這個詞？那么我們來看這張圖，是不是回憶起來了？當(dāng)一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”，這種現(xiàn)象我們就稱之為丁達爾現(xiàn)象，或丁達爾效應(yīng)。順便我們復(fù)習(xí)一下其原理，光在傳播過程中，光線照射到粒子，如果粒子直徑大于入射光波長許多倍，則發(fā)生光的反射；我們剛剛學(xué)習(xí)過的瑞利散射，如果粒子小于入射光波長，則發(fā)生光的散射，丁達爾效應(yīng)就是光的散射現(xiàn)象。由于溶膠粒子大小一般不超過100nm，小于可見光波長，也就是400nm～700nm，因此，當(dāng)可見光透過溶膠時會產(chǎn)生明顯的散射作用。

那么，在大氣中，由于有氣溶膠的存在，同樣可以觀察到丁達爾現(xiàn)象。在攝影家的眼里，丁達爾現(xiàn)象被稱為上帝之光，因為這像是從天上延伸下來的一條道路。由于丁達爾現(xiàn)象一般多出現(xiàn)于凌晨與傍晚，多霧或者塵埃多的時候才比較明顯，所以丁達爾現(xiàn)象是可遇而不可求的。

在氣溶膠中，空氣動力學(xué)直徑小于等于2.5μm的顆粒物，也就是我們常說的細顆粒物PM2.5。雖然PM2.5只是地球大氣成分中含量很少的組分，但它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響，目前越來越受到人們的重視。與較粗的大氣顆粒物相比，PM2.5粒徑小，面積大，活性強，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠。還有關(guān)鍵的一點，該顆粒物可直接吸入肺泡，可能將有毒有害物質(zhì)帶入其中，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。所以，現(xiàn)在是談霧霾色變，有沒有？

那么，產(chǎn)生霧霾的氣象條件是什么呢？總結(jié)一下，就是：空氣中懸浮的大量微粒和氣象條件共同作用的結(jié)果，成因有三：

（1）水平方向靜風(fēng)現(xiàn)象增多。城市里大樓阻擋和摩擦使風(fēng)流經(jīng)城區(qū)時明顯減弱，不利于懸浮微粒的擴散稀釋，容易在城區(qū)和近郊區(qū)周邊積累；

（2）垂直方向上出現(xiàn)逆溫。逆溫層好比一個鍋蓋覆蓋在城市上空，這種高空的氣溫比低空氣溫更高的逆溫現(xiàn)象，使得大氣層低空的空氣垂直運動受到限制。

（3）空氣中懸浮顆粒物的增加。隨著城市人口的增長和工業(yè)發(fā)展、機動車輛猛增，導(dǎo)致污染物排放和懸浮物大量增加，直接導(dǎo)致了能見度降低。

那么，我們?nèi)绾畏纻淠兀坑腥苏f用空氣凈化器?，F(xiàn)在各種空氣凈化器熱賣，究竟有沒有用呢？網(wǎng)上有人對B格很高的小米空氣凈化器2進行了測試。為什么說它B格很高，因為用戶可以從手機APP上看到其凈化效果的曲線。據(jù)說測試者在屋內(nèi)吸了半支煙，PM2.5直接飆升至700以上。相應(yīng)的手機APP顯示PM2.5最高數(shù)值為600。接著打開小米空氣凈化器2開到最高檔，但是并沒有給凈化器裝濾芯，但APP端還是顯示數(shù)值不斷下降，很快降到了56，而實際上的PM2.5濃度還在700以上。后來網(wǎng)友們分析，小米空氣凈化器2在使用的時候，會通過經(jīng)驗?zāi)Ｐ?span style="letter-spacing: 0.1pt;">和算法給用戶模擬一個數(shù)據(jù)，而不是依據(jù)實際情況；不過，更多的測試表明，小米空氣凈化器是可以凈化和維持空氣質(zhì)量，只是效果并沒有那么快，那么高。所謂的智能更是胡扯。所以，最后我們的結(jié)論是：小米空氣凈化器，假智能、真凈化。

好，本節(jié)的內(nèi)容到此結(jié)束，同學(xué)們再見！