آثار انقلاب درجة الحرارة

تتراوح تأثيرات تقلبات درجات الحرارة في الغلاف الجوي من معتدلة إلى شديدة. قد تسبب ظروف الانعكاس أنماطًا جوية مثيرة للاهتمام مثل الضباب أو المطر المتجمد أو قد تؤدي إلى تركيزات ضباب دخانية مميتة.

تعمل أكبر طبقة انعكاس لدرجة حرارة الغلاف الجوي على استقرار طبقة التروبوسفير للأرض.

عادة ، تنخفض درجة حرارة الغلاف الجوي مع زيادة الارتفاع. تعمل الطاقة القادمة من الشمس على تسخين سطح الأرض وتنتقل هذه الحرارة إلى الغلاف الجوي عند ملامسته للأرض. تتحرك الطاقة الحرارية لأعلى في عمود الهواء ولكنها تنتشر مع زيادة الارتفاع وتخفيض الغلاف الجوي.

يعرّف علماء الأرصاد ، وهم علماء يدرسون الطقس ، الانعكاس بأنه "طبقة من الغلاف الجوي في التي تزداد درجة حرارة الهواء مع الارتفاع. "هذا صحيح سواء على السطح أو مرتفعًا فوق سطح - المظهر الخارجي.

يوضح تعريف الانعكاس أيضًا أنه عندما تقع قاعدة طبقة الانعكاس على السطح ، يُطلق على الانعكاس اسم انعكاس درجة الحرارة على السطح. عندما تكون قاعدة طبقة الانعكاس فوق السطح ، فإن الطبقة العكسية تسمى انعكاس درجة الحرارة المرتفعة.

في الصباح الهادئ الصافي ، تعمل طاقة الشمس على تسخين السطح تدريجيًا. يسخن السطح الدافئ الهواء عند التلامس المباشر. يرتفع الهواء الأكثر دفئًا والأقل كثافة ويغوص الهواء البارد الأكثر كثافة في مكانه. يسخن الهواء البارد ويرتفع ، مع انخفاض الهواء البارد إلى الأرض ليتم تسخينه بدوره. عندما تشرق الشمس ، يتطور نمط الهواء الدوري الصاعد والهابط المسمى خلايا الحمل الحراري.

مع استمرار ارتفاع درجة حرارة الأرض ، ترتفع خلايا الحمل الحراري ويمكن أن تصل إلى 5000 قدم أو أكثر بحلول وقت مبكر من بعد الظهر. بحلول وقت متأخر من الصباح ، قد تتسبب حركة الهواء في خلايا الحمل الحراري في حدوث تراكم سحاب لتشكيل ورياح عاصفة متغيرة السرعة واتجاه تهب.

في وقت لاحق من اليوم ، مع انخفاض طاقة الشمس وبرودة السطح ، تصبح خلايا الحمل الحراري أصغر. تتبخر قطرات الماء المكونة للسحب وتنخفض النسمات تدريجياً.

على مدار اليوم ، تكون درجة حرارة الهواء في أعلى مستوياتها على السطح وتنخفض مع الارتفاع. ومع ذلك ، قد يحدث انعكاس درجة حرارة على السطح بعد غروب الشمس ، خاصة إذا كان الهواء هادئًا والسماء صافية والليل طويل.

مع غروب الشمس ، يبرد السطح. يبرد أيضًا الهواء الملامس للسطح. لا ينقل الهواء الحرارة بسهولة ، كما أن الهواء الأكثر دفئًا في الأعلى لا يسخن الهواء البارد بالأسفل. بدون رياح لتحريك الهواء ، يبقى الهواء البارد على السطح.

بدون غيوم ، فإن دفء السطح يهرب بشكل أسرع. كلما طالت الليل ، أصبح السطح أكثر برودة. إذا انخفضت درجة حرارة السطح إلى ما دون نقطة الندى (درجة الحرارة التي يجب تبريد الهواء إليها للوصول إلى التشبع) ، فقد يتشكل ضباب على الأرض.

عندما يبرد الهواء السطحي ويظل الهواء أعلاه أكثر دفئًا ، يتشكل انعكاس درجة الحرارة على السطح. كلما زاد الفرق في درجة الحرارة ، كان الانقلاب أقوى. تتشكل تقلبات السطح القوية في الشتاء لأن الليالي أطول. إذا ظلت الظروف الجوية كما هي ، فإن انعكاس درجة الحرارة على السطح ينهار عندما تشرق الشمس وتدفئ السطح مرة أخرى.

ومع ذلك ، إذا تحرك نظام الضغط العالي ، فقد يظل الانعكاس في مكانه لعدة أيام (وليالٍ). عندما تصبح طبقة الهواء الأكثر برودة أكثر سمكًا ، يصبح الانعكاس طبقة عكسية مرتفعة. يشمل الهواء المحبوس تحت الانعكاس الرطوبة والدخان والملوثات المنبعثة في الكتلة الهوائية. تتدهور جودة الهواء تحت الطبقة العاكسة مع تراكم الملوثات.

عندما يختلط الدخان والمواد الكيميائية مع بخار الماء ، يتشكل الضباب الدخاني. يقلل الضباب الناتج عن الضباب الدخاني من طاقة الشمس ولا تكتسب الأرض نفس القدر من الطاقة. يظل السطح والكتلة الهوائية بين السطح وطبقة الانعكاس باردين وقد يصبحان أكثر برودة.

يمكن أن تتطور حلقة مفرغة حيث يستخدم الناس المزيد من الحرارة ، سواء من المواقد أو محطات توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري ، إطلاق المزيد من الدخان والمواد الكيميائية في كتلة الهواء البارد المحبوسة وزيادة الضباب الدخاني الذي يقلل من أشعة الشمس طاقة. نتجت أحداث الضباب الدخاني الشديدة في عام 1948 في دونورا ، بنسلفانيا (الولايات المتحدة الأمريكية) وفي عام 1952 في لندن ، إنجلترا ، عن ارتفاع طبقات انعكاس درجات الحرارة.

عندما تكون الطبقة العاكسة لدرجة الحرارة المرتفعة أعلى من درجة حرارة التجمد وتكون درجة حرارة الهواء البارد الأساسية عند درجة حرارة التجمد أو أقل منها ، يحدث المطر المتجمد.

يتساقط المطر كسائل من خلال كتلة الهواء الأكثر دفئًا نسبيًا للطبقة العكسية. عندما يدخل المطر السائل إلى كتلة الهواء الأكثر برودة أسفل طبقة الانعكاس ، تتجمد قطرات المطر لتشكل مطرًا متجمدًا.

الطبوغرافيا يلعب دورًا مهمًا في تطوير وإبقاء طبقات الانعكاس في مكانها. الهواء البارد من الأحواض المرتفعة والمسابح في الوديان والمناطق المنخفضة مثل السواحل.

يبرد الهواء البارد السطح ويفصل السطح عن الهواء الأكثر دفئًا. التلال والتلال المحيطة تحمي الوديان من الرياح التي يمكن أن تمزج الكتل الهوائية وتعطل نمط الانعكاس.

تحدث أنماط الطقس في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي ، طبقة التروبوسفير. يقع فوق طبقة التروبوسفير طبقة الستراتوسفير. في الستراتوسفير ، تتفاعل طاقة الشمس مع الغلاف الجوي لتشكيل طبقة أوزون عالمية.

تمتص طبقة الأوزون هذه بعضًا من طاقة الشمس مما يؤدي إلى طبقة انعكاس عالمية مرتفعة فوق طبقة التروبوسفير. تساعد طبقة الانعكاس هذه في الحفاظ على دفء سطح الأرض في طبقة التروبوسفير.