知识背景
杭州的夏天有个让人纳闷的经验：太阳正午最高最毒，可最难受的时刻却是下午两三点。很多人以为是错觉，其实这是气温变化的普遍规律，而且背后的道理很清楚。
十七世纪，人们造出温度计后，第一批系统的气象记录就在欧洲的修道院和天文台里诞生了。观测者很快发现两条稳定的规律：一天里最低温出现在日出前后，最高温出现在午后 2 时左右；一年里北半球陆地最热是7 月，最冷是1 月——都比太阳高度最大的时刻「晚了一步」。原因在于大气不是被太阳直接烤热的，而是先由太阳晒热地面，地面再把热量传给空气，这中间要花时间，于是气温的峰值总是滞后。
弄清气温怎么测、怎么变，是读懂天气预报的第一步。杭州气象台每天播报的最高温、最低温、日平均气温，都出自一个白色的百叶箱和一套严格的规范。这一节我们就从这个箱子讲起。
知识讲解
气温的测量
气温指空气的温度，是天气的基本要素之一，常用单位为摄氏度（）。测量工具是温度计（最高温度计、最低温度计、干湿球温度计等），放置在百叶箱里。
百叶箱的规范与原因：
- 箱体为白色：反射太阳光，减少箱体吸热对读数的影响。
- 四壁是百叶窗：既保证空气自由流通，又遮挡阳光直射和雨雪。
- 箱内温度计距地面约 1.5 米：这是人体活动的高度，且避开地面辐射的强烈影响。
- 箱门朝北开：读数时避免阳光直接照射到温度计上。
日平均气温通常取每天 2 时、8 时、14 时、20 时四次观测值的平均数；日较差等于日最高气温减日最低气温；月平均气温取该月各日平均气温的平均值；年较差等于最热月平均气温减最冷月平均气温。
气温的日变化
一天中，气温最高出现在午后 2 时左右（约 14 时），最低出现在日出前后（约凌晨 4 至 5 时）。
原因：空气的热量主要来自地面辐射，而不是太阳直接加热空气。正午太阳最高时地面吸热最多，但地面还要继续把热传给空气，所以气温峰值滞后于太阳高度峰值约两小时；夜间地面持续散热，直到日出前地面温度最低，气温也降到最低。
气温的年变化
北半球陆地上，最热月是 7 月，最冷月是 1 月（南半球相反）；海洋上因水的比热容大、升温降温慢，最热月和最冷月分别推迟到 8 月和 2 月。
同一纬度上，陆地的气温年较差大于海洋，这就是「大陆性气候」与「海洋性气候」的根本差别。
- 日最高温在 14 时而不是 12 时：地面先吸热再放热给空气，传热需要时间。
- 年最热月在 7 月而不是夏至（6 月下旬）：地面持续积累热量，累积到 7 月才达最高。
- 海洋比陆地再迟一个月：水的比热容大，同样吸放热时温度变化更慢。
- 一句话：气温峰值总落后于太阳辐射峰值，落后多少取决于下垫面吸放热的快慢。
影响气温的因素
| 因素 | 影响规律 |
|---|---|
| 纬度 | 纬度越低，太阳高度越大，气温越高 |
| 海陆位置 | 夏季陆地热于海洋，冬季陆地冷于海洋；沿海年较差小 |
| 地形与海拔 | 海拔每升高 ，气温约降 |
| 下垫面性质 | 城市水泥地吸热快、散热慢，形成热岛效应；水面和绿地降温 |
| 天气状况 | 阴天云层削弱阳光并阻挡地面散热，日较差小；晴天日较差大 |
实验与探究
在同一时刻测量操场水泥地面上方、树荫下、教学楼北侧走廊三处 1.5 米高的气温，比较差异并解释。
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操作要点：
- 三处测量必须同时进行（或在几分钟内完成），保证时间变量相同。
- 温度计置于离地 1.5 米处，避免阳光直射，可用白纸遮挡但要保持通风。
- 读数时视线与液柱最高处齐平，温度计不能离开被测环境（拿出来读数会立刻变化）。
- 每处测三次取平均，减小偶然误差。
典型结果与解释：水泥地上方气温最高，因为水泥吸热快、反射的热量多；树荫下最低，树冠遮挡阳光且蒸腾作用吸热；走廊居中。
结论：同一时刻不同地点气温可以差好几摄氏度，说明下垫面性质显著影响气温。这也是城市热岛效应的微缩版，也解释了气象观测为什么必须用统一规范的百叶箱——否则数据无法互相比较。
经典例题
杭州某日四次观测的气温分别为：2 时 ，8 时 ，14 时 ，20 时 ；当日实测最低气温为 ，最高气温为 。求日平均气温和日较差，并判断这一天是晴天还是阴天。
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第一步：求日平均气温。依据日平均气温等于 2、8、14、20 时四次观测值的算术平均数：。第二步：计算：分子 ，故 。
第三步：求日较差。依据日较差等于日最高气温减日最低气温，注意要用实测的极值（ 与 ），而不是四次观测中的最大最小值：。第四步：判断天气。日较差达 ，属于较大，说明白天升温快、夜间散热快，云量少——应为晴天。若是阴天，云层白天挡阳光、夜间保温，日较差通常只有几摄氏度。答：日平均气温 ，日较差 ，为晴天。
难点与易错点
- 认为正午 12 时气温最高：最高温在午后约 14 时，因为空气的热量来自地面辐射，存在滞后。
- 把「日出时」当最低温时刻：最低温在日出前后，日出后地面才开始净吸热。
- 日较差用四次观测值算：日较差必须用当日实测最高与最低气温，四次定时值往往取不到极值。
- 百叶箱涂成黑色或朝南开门：白色是为了反射阳光，门朝北是为了避免阳光照到温度计。
- 温度计拿出环境再读数：必须在原处读数，且视线与液柱最高处齐平。
- 认为海洋最热月也是 7 月：海洋比热容大，最热月推迟到 8 月，最冷月为 2 月。
- 混淆日较差与年较差：日较差看一天内的高低差，年较差看最热月与最冷月的平均气温之差。
生活中的应用
- 杭州的城市热岛：市中心水泥建筑密集、绿地少，夏夜气温常比郊区高两三摄氏度；西溪湿地和西湖水面则是天然的降温器。
- 体育课安排在上午：午后 14 时前后气温最高，剧烈运动易中暑，所以夏季体育课和亚运赛事的部分项目都避开这个时段。
- 农民关注「霜冻」：晴朗无云的夜晚地面散热快，日出前气温最低，最容易出现霜冻，茶农会在这样的夜里给茶园覆盖或喷水防冻。
- 播报里的「体感温度」：气温相同时，湿度大、风小会让人觉得更热，所以杭州的「桑拿天」体感常高于实际气温。
生活应用题 1 · 两地气温谁的年较差大
杭州最热月（7 月）平均气温约 ，最冷月（1 月）约 ；舟山某海岛最热月（8 月）约 ，最冷月（2 月）约 。分别求两地年较差，并解释差异原因。
分步解：
- 求杭州年较差，依据年较差等于最热月平均气温减最冷月平均气温：。
- 求海岛年较差：。
- 比较： 大于 ，杭州的年较差比海岛大 。
- 解释原因：海岛四周是海水，水的比热容大，升温降温都慢，夏季不易过热、冬季不易过冷，故年较差小；杭州位于内陆平原，受陆地影响更强，年较差大。
- 答：杭州 ，海岛 ；差异源于海陆热力性质不同。这也是海岛最热月推迟到 8 月、最冷月推迟到 2 月的原因。
生活应用题 2 · 天目山顶要不要带外套
某年 8 月，杭州城区（海拔约 ）某日 14 时气温为 。小杭一家去天目山主峰（海拔约 ）。（1）估算山顶 14 时气温；（2）若夜间城区降到 ，山顶约多少度？需要带外套吗？
分步解：
- 求高度差并统一单位：。
- 求降温幅度，依据对流层内每升高 气温降约 ：。
- 求山顶 14 时气温：。
- 求山顶夜间气温，用同样的降温幅度：。
- 答：白天约 ，夜间约 ，需要带外套。这就是「上山避暑」的道理：山顶白天凉爽，昼夜温差也更明显，山上风大时体感还会更低。
考点
- 填空题·高频：百叶箱为什么是白色、装百叶窗、离地 1.5 米、门朝北
- 计算题·高频：日平均气温（四次观测取平均）、日较差、年较差
- 选择题·高频：气温日变化与年变化的最高最低出现时间及滞后原因
- 简答题：影响气温的因素；晴天与阴天日较差大小的比较
- 计算题：结合海拔每升高 降 求山顶气温
- 图表题：读气温曲线图找最高月、最低月，求年较差，判断南北半球
中考真题
关于气温的测量与变化，下列说法正确的是（ ）A. 一天中气温最高出现在正午 12 时 B. 百叶箱漆成白色是为了吸收更多热量 C. 一天中气温最低出现在日出前后 D. 阴天的日较差通常比晴天大
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逐项分析：
- A 错：最高温出现在午后约 14 时，气温峰值滞后于太阳高度峰值。
- B 错：白色是为了反射阳光，避免箱体吸热影响读数。
- C 对：日出前地面散热累积到最多，气温降至最低。
- D 错：阴天云层白天遮阳、夜间保温，日较差较小；晴天日较差大。
答案：C。
下表为某地一天四次气温观测记录：2 时 ，8 时 ，14 时 ，20 时 。求该日平均气温；若已知当日最低气温 、最高气温 ，求日较差，并说明为什么不能用 来算日较差。
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第一步：求日平均气温，依据四次定时观测值取算术平均：。
第二步：求日较差，依据日较差等于日最高气温减日最低气温：。
第三步：解释为什么不能用 。四次定时观测只是每天固定时刻的抽样，真正的最高温出现在 14 时前后但未必恰在 14 时整，最低温出现在日出前后也未必正好是 2 时，所以定时值往往取不到当日极值，用它们相减会使日较差偏小。第四步：作答。日平均气温 ，日较差 ；日较差必须用最高温度计和最低温度计记录的实测极值计算。