Účinky teplotní inverze

Účinky teplotních inverzí v atmosféře se pohybují od mírných po extrémní. Podmínky inverze mohou způsobit zajímavé vzorce počasí, jako je mlha nebo mrznoucí déšť, nebo mohou vést ke smrtelným koncentracím smogu.

Největší teplotní inverzní vrstva atmosféry stabilizuje zemskou troposféru.

Normálně atmosférická teplota klesá s rostoucí nadmořskou výškou. Energie ze Slunce ohřívá povrch Země a toto teplo se přenáší do atmosféry v kontaktu se Zemí. Tepelná energie se ve vzduchovém sloupci pohybuje vzhůru, ale šíří se, jak se zvyšuje nadmořská výška a atmosféra ztenčuje.

Meteorologové, vědci, kteří studují počasí, definují inverzi jako „vrstvu atmosféry v která teplota vzduchu se zvyšuje s výškou. “To platí, ať už na povrchu nebo nad úrovní povrch.

Definice inverze také vysvětluje, že když základ inverzní vrstvy leží na povrchu, inverze se nazývá povrchová teplotní inverze. Když je základna inverzní vrstvy nad povrchem, inverzní vrstva se nazývá inverze se zvýšenou teplotou.

Za jasného a klidného rána sluneční energie postupně zahřívá povrch. Zahřátý povrch ohřívá vzduch v přímém kontaktu. Teplejší, méně hustý vzduch stoupá a na jeho místo klesá hustší studený vzduch. Chladnější vzduch se ohřívá a stoupá, přičemž chladnější vzduch klesá až k zemi a postupně se zahřívá. Jak slunce vychází, vyvíjí se cyklický vzestupný a sestupný vzorec vzduchu zvaný konvekční buňky.

Jak teplota půdy stále roste, konvekční buňky stoupají výš a mohou brzy odpoledne dosáhnout 5 000 nebo více stop. Pozdní ráno může pohyb vzduchu v konvekčních buňkách způsobit kupu mraky tvořit a foukat lehké, nárazové větry proměnlivé rychlosti a směru.

Později v průběhu dne, jak energie Slunce klesá a povrch se ochlazuje, konvekční buňky se zmenšují. Kapičky vody tvořící mraky se odpařují a vánek postupně klesá.

Po celý den je teplota vzduchu na povrchu nejvyšší a s nadmořskou výškou klesá. Po západu slunce se však může vyvinout povrchová teplotní inverze, zejména pokud je vzduch klidný, obloha jasná a noc dlouhá.

Jak slunce zapadá, povrch se ochladí. Vzduch v kontaktu s povrchem také ochlazuje. Vzduch nepřenáší snadno teplo a teplejší vzduch nahoře neohřívá chladnější vzduch dole. Bez větru, který míchá vzduch, zůstává chladnější vzduch na povrchu.

Bez mraků povrchové teplo uniká rychleji. Čím delší je noc, tím je povrch chladnější. Pokud povrchová teplota klesne pod rosný bod (teplota, na kterou musí být vzduch ochlazován, aby se dosáhlo nasycení), může se vytvořit přízemní mlha.

Když se povrchový vzduch ochladí a vzduch nahoře zůstane teplejší, vytvoří se povrchová teplotní inverze. Čím větší je teplotní rozdíl, tím silnější je inverze. V zimě se tvoří silnější povrchové inverze, protože noci jsou delší. Pokud povětrnostní podmínky zůstanou stejné, povrchová teplotní inverze se rozpadne, když přijde slunce, a znovu zahřeje povrch.

Pokud se však vysokotlaký systém nasune, může inverze zůstat na místě několik dní (a nocí). Jak se vrstva chladnějšího vzduchu stává silnější, stává se inverze zvýšenou inverzní vrstvou. Vzduch zachycený pod inverzí zahrnuje vlhkost, kouř a znečišťující látky uvolňované do vzduchové hmoty. Kvalita vzduchu pod inverzní vrstvou se zhoršuje hromaděním znečišťujících látek.

Jak se kouř a chemikálie mísí s vodní párou, vytváří se smog. Zákal ze smogu snižuje energii Slunce a země nezískává tolik energie. Povrch a vzduchová hmota mezi povrchem a inverzní vrstvou zůstávají chladné a mohou být ještě chladnější.

Může se vyvinout začarovaný kruh, když lidé používají více tepla, ať už z krbů nebo z elektráren spalujících fosilní paliva, uvolňuje více kouře a chemikálií do zachycené masy studeného vzduchu a zvyšuje smogový opar, který snižuje sluneční záření energie. Těžké smogové události v roce 1948 v Donoře v Pensylvánii (USA) a v roce 1952 v Londýně v Anglii byly důsledkem vrstev se zvýšenou teplotní inverzí.

Když je inverzní vrstva se zvýšenou teplotou nad teplotou mrazu a teplota podkladového studeného vzduchu je na nebo pod teplotou mrazu, dojde k mrznoucímu dešti.

Déšť padá jako kapalina přes relativně teplejší vzduchovou hmotu inverzní vrstvy. Když kapalný déšť vstupuje do chladnější vzduchové hmoty pod inverzní vrstvou, kapky deště zmrznou a vytvoří mrazivý déšť.

Topografie hraje důležitou roli při vývoji a udržování inverzních vrstev na místě. Studený vzduch z výškových dřezů a bazénů v údolích a nízkých oblastech, jako jsou pobřežní čáry.

Studený vzduch ochladí povrch a oddělí povrch od teplejšího vzduchu. Okolní hřebeny a kopce chrání údolí před větry, které by mohly míchat vzduchové masy a narušovat inverzní vzorec.

Počasí se vyskytuje ve spodní vrstvě atmosféry, v troposféře. Nad troposférou leží stratosféra. Ve stratosféře sluneční energie reaguje s atmosférou a vytváří globální ozonovou vrstvu.

Tato ozonová vrstva absorbuje část sluneční energie, což vede ke globální zvýšené inverzní vrstvě nad troposférou. Tato inverzní vrstva pomáhá udržovat teplo zemského povrchu v troposféře.