一般来说,每升高1000米,温度下降6摄氏度左右。
当我们谈论海拔的时候,默认是谈论地球上的山体的高度,而山体都在大气层的对流层之内,所以这个问题就变成了:为什么对流层温度随高度升高而降低?首先来看一张大气层分层图以及大气层随高度变化气温变化情况图,从下到上依次为对流层(Troposphere),平流层(Stratosphere),中间层(Mesosphere),暖层(Thermosphere):
可见,在 12 km 以下的对流层,气温确实是随着高度升高而降低的,温度梯度大约是每升高 100m 温度下降0.65℃。为什么会这样呢?
首先要明白一个事实,整个大气层的分布是高度越高,气压越低,空气越稀薄,也就是越高单位体积的气体分子越少。太阳光照到地球上,一部分(18%左右)辐射能被大气本身吸收,一部分(32%左右)被大气层以及地面反射回宇宙空间,剩下的部分(约50%)照到地球表面被水体、岩石所吸收。可见,太阳光来到地球,大气层仅吸收了18%左右,对流层又是直接接触地表的层,因此对于对流层而言,太阳辐射并不是其主要热源,地面才是。据估计,每天因为太阳辐射而增温不足1℃。
这样就不难理解了,对流层的大气温度主要是来自于地面的加热,而且海拔越高空气越稀薄,空气吸收地面热量的能力越差,自然随高度增加而温度降低。
大气对于太阳光几乎是透明的。来到地球的太阳光,有一半的能量会加热地表。另一半的能量,一部分被大气的顶面、地面和云层反射,散逸到宇宙空间,剩余的部分才被大气吸收。因此,地表附近大气会被地面加热而升温。换句话说,地表是加热大气的热源。
被地表加热温度增高的大气变轻,会上升。随着上升,大气的气压下降,发生膨胀,温度下降。这就是随着海拔高度增加气温下降的原因。所以,越接近地面气温越高,越远离地面气温越低。
此外,大气有对流运动,有风,这会在上下方向和水平方向,乃至在高纬度和低纬度之间搅动大气。结果,在地球上的不同地区,在一定的高度上,只要是同样的海拔,气温会大致相同。所以,在海拔很高的高山上,即使贴近高山的地面,气温也很低。