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空气有规则的升降运动，称为对流。当暖而轻的空气上升时，周围冷而重的空气便下降来补充，上下层空气互相混合，热量也就随之得到交换。


对流运动愈强，向上输送的热量就愈多，达到的高度也就愈高，甚至能使热量传递到对流层顶。一般在夏季晴朗的白天，对流运动强烈，成为对流层中热量交换的方式。

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原来稳定的上干下湿的整层空气被抬升，其下部先达到饱和，并释放潜热，按湿绝热直减率降温，而上部则未达到饱和，仍按干绝热直减率降温，形成该气层上部降温多，下部降温少，使该气层转化为不稳定，称之为对流性不稳定。


这种对流性不稳定气层必然被地形、锋面等抬升到一定高度后才表现出来。夏季从太平洋进入中国的气流，有的即处于对流性不稳定状态。

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该层是地球大气的最低层，其下界是地面，上界随纬度和季节而不同。对流层的平均厚度在低纬度为17～18公里，中纬度为10～12公里，高纬度只8～9公里。

夏季对流层的厚度比冬季大。对流层集中了3/4的大气质量和90％以上的水汽，主要的天气现象都发生在这一层内，是对人类活动影响最大的层次。

该层的主要特征是：

气温随高度增加而降低，平均气温直减率为0.65℃/100米；具有强烈的对流运动；气象要素的水平分布不均匀。对流层内又可根据温度、湿度、气流运动和天气状况的差异，通常又分为上层、中层和下层（摩擦层）三个层次。

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是对流层和平流层间的过渡层，其厚度为数百米到1～2公里，其高度随纬度和季节变化很大，一般来说，热带高于极地，夏季高于冬季，白天高于夜间。

对流层顶的主要特征是气温的垂直递减率变小或成等温、甚至成逆温型。低纬度对流层顶的气温平均约为-83℃，而高纬度却较高，约为-53℃。

对流层顶对气流的上升运动有阻挡作用，往往使很厚的积雨云顶被迫平衍成砧状，使水汽凝结物和尘埃微粒等集聚于其下，因而对流层顶下面的能见度恶化。

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伸展高度可达对流层中、上层的锋，称为对流层锋。

这种锋存在时间较长，对天气变化的影响很大。

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又称对流扩散、倒转混合。指由于湖水的密度差异引起对流运动，使质量、热量、动量发生混合的现象。多发生在春秋季节，湖水具有不稳定的密度分层处。

湖水温度的垂直变化、河流携入的含沙量变化、蒸发时含盐度的增加以及湖底有温泉流出等，都会影响湖水表层或深处密度的变化，导致对流混合的发生。对流混合的深度及其传播速度取决于水层的负稳定度。

此值越大，对流混合越易产生，传播也就越深越快。对流混合主要发生在垂直方向上。

当不同湖区同一深度由于水温不同导致密度差异时，水平方向上也可发生对流混合。和垂直混合相比，它对湖泊状况的作用较小，而混合速度却较快

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沙漠区在龙卷风作用下引起空气对流而形成的风积地貌。沙漠区，夏天白昼地面受太阳照射温度骤增，引起空气强烈对流，形成龙卷风，在龙卷风的作用下形成的地貌称为对流型风积地貌。

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因大气层结不稳定引起对流而产生的降雨，称为对流雨。从积雨云中降落时间短而强度大，若伴有雷电现象，称雷雨。其形成条件是：


空气温湿，下层强烈受热处于绝对不稳定状态。如果温湿气团夜间高空辐射冷却过烈，亦可发生同样情况。对流雨在夏季最为盛行，春秋季节偶有发生。赤道地区全年以对流雨为主。

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由于热力原因或动力原因在不稳定的大气层内产生对流所形成的积状云。


热力对流形成的云体孤立分散，具有明显的日变化；


动力对流形成的云体往往成长条状分布，一天中任何时刻均可出现。