文/上海市公共氣象服務中心
當我們爬山登高時，越是行至高處，則越是寒冷，這是再簡單不過的常識。不過，仔細一想，它卻有悖常理：太陽是地球的熱源，距離熱源越近，溫度理應越高。這其中究竟有何奧妙呢？
太陽短波輻射
太陽是個巨大灼熱的氣體球，不停地進行著熱核反應，不斷地將自身的質量轉化為能量，並將這些能量以電磁波的形式向外輻射。太陽就是通過輻射的方式將熱量傳遞給了地球。太陽輻射的波長範圍大約在0.15～4微米之間，我們習慣稱之為短波輻射。在這段波長範圍內，又可分為3個主要區域，即波長較短的紫外線區、波長較長的紅外線區和介於兩者之間的可見光區。在波長0.48微米的地方，太陽輻射的能力達到最高值。
大氣中的主要氣體是氮和氧，只有氧能微弱地吸收太陽短波輻射。在波長小於0.2微米處有一個寬吸收帶，吸收能力較強；在0.69和0.76微米附近，各有一個窄吸收帶，吸收能力較弱。
而大氣中的水汽、二氧化碳對太陽短波輻射的吸收作用也比較弱。其中，水汽在可見光區和紅外區都有不少吸收帶。不過，吸收最強的波段是從0.93～2.85微米之間的幾個吸收帶，因此，水汽從總的太陽短波輻射能裡所吸收的能量不多。二氧化碳對太陽短波輻射的吸收更是微弱，僅對紅外區4.3微米附近的輻射吸收較強，而這一區域的太陽短波輻射極其微弱。
另外，懸浮在大氣中的水滴、塵埃等雜質，也能吸收一部分太陽短波輻射，但吸收量甚微。因此，大氣（特別是對於對流層大氣而言）對太陽短波輻射的吸收作用很小，太陽短波輻射並不是大氣主要的直接熱源。
地表長波輻射
既然不是太陽，那麼究竟是什麼熱源直接「加熱」了大氣呢？大家可能沒有想到，其實就是地球表面。雖然大氣「拒絕」了太陽的熱量，不過，地球表面可是來者不拒。太陽短波輻射通過大氣後，直接被地表吸收。地表在吸收太陽短波輻射後，又將其中的大部分能量以輻射的方式傳送出去。由於地表溫度比太陽低得多，因而地表輻射的主要能量集中在1～30微米之間，其最大輻射的平均波長為10微米，我們習慣稱之為長波輻射。地表放出的長波輻射，除部分透過大氣奔向宇宙外，大部分被大氣中的水汽和二氧化碳所吸收。其中，水汽對長波輻射的吸收更為顯著。所以，大氣，尤其是對流層中的大氣，主要是靠吸收地表長波輻射而增熱的。
海拔越高，大氣接受到的地表長波輻射越少，氣溫也就越低。所以，「高處不勝寒」是有道理可言的。海拔不同，氣溫不同，風景自然迥異。正所謂，「人間四月芳菲盡，山寺桃花始盛開。」唐代詩人白居易在《大林寺桃花》中點出了氣候因海拔不同所產生的差異——初夏時節，山下已是春去夏來、芳菲已盡，而在高山古寺中，桃花正在盛開。
一般來說，在對流層中（對流層在中緯度地區平均高度為10～12千米），平均每升高100米，溫度下降0.6攝氏度。詩中描寫的大林寺位於現今的廬山「花徑風景區」，海拔高度約1400米，比山下平原高出1100餘米，氣溫較山下的九江市一帶低6～7攝氏度；加之山上雲霧瀰漫，日照不足，溫度愈發的低，風景自然與山下有所不同。
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海拔越高氣溫越低，並非絕對
是否大氣越到高層，溫度就越低呢？答案只能是部分正確。氣溫的垂直分布在不同大氣層中是不一樣的。
平流層距離地表很高，地表長波輻射的熱量已經無法送到這層大氣了，它是通過平流層大氣中的臭氧吸收太陽輻射而增溫的。臭氧對太陽輻射的吸收能力很強。0.2～0.3微米為一強吸收帶，使小於0.29微米的太陽輻射不能到達地面。在0.6微米附近又有一寬吸收帶，吸收能力雖然不強，但因這一輻射帶能量最強，所以，吸收的太陽輻射還是相當多的。在平流層中，臭氧的數量隨著高度的增加而增加，所以，平流層中的氣溫是越高越熱的。另外，大氣最外界是高層大氣，它也是靠直接吸收太陽輻射而增溫的。
嚴格來說，海拔越高，氣溫越低，這裡的氣溫指的是對流層大氣的溫度。
一天之中的最低氣溫通常出現在清晨
「受到輻射降溫的影響，今早上海的最低氣溫降至」在日常天氣預報中，我們經常能聽到輻射降溫這個詞，它指的就是從夜間到早晨，地表不斷向外放出長波輻射，氣溫下降的過程。實際上，輻射降溫每時每刻都存在，只是白天地表接受到的太陽短波輻射大於地表長波輻射。夜間地表接受不到太陽短波輻射，儘管仍在放出長波輻射，但輻射能力不如白天，所以，氣溫不斷下降。在太陽初升之前，氣溫一直在下降，這就解釋了為何一天之中的最低氣溫通常出現在清晨。當然，這種輻射降溫過程還會受到天空狀況的影響：天空雲系較多時，就像是給地面蓋了床被子，起到「保暖」的作用，輻射降溫作用較弱；而天氣晴朗時，輻射降溫作用較強，因此，冬季夜間如果晴朗無雲，第二天早晨人們會感覺格外的冷。
另外，秋冬季早晨由於輻射降溫，氣溫降得比較低，這時飽和水汽壓降低，空氣中的水汽容易凝結，從而形成霧、霜、露。其中，由於輻射降溫而產生的霧被稱為輻射霧，這也是秋冬季早晨容易出霧的原因。