Wie beeinflussen Temperaturinversionen die Luftverschmutzung?

Temperaturinversionen haben einen großen Einfluss auf die Luftverschmutzung. Egal, ob es sich um eine Smogdecke über einer Stadt handelt oder um das Schmelzen von Eispaketen aufgrund des Ozonabbaus, atmosphärische Temperaturinversionen sind kompliziert beteiligt. Sie beeinflussen Ausmaß und Intensität der Auswirkungen der Luftverschmutzung temporär, lokal sowie langfristig und global.

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Permanente Temperaturinversionen wirken sich langfristig auf die globale Luftverschmutzung aus. Oberflächeninversionen wirken sich auf kurzfristige, lokale Verschmutzungen aus. Diese Inversionen fangen Schadstoffe ein und ermöglichen eine Erhöhung der Konzentration.

In den meisten Fällen nimmt die Temperatur der Atmosphäre mit der Höhe ab, das heißt, es wird kälter, je höher man kommt. Eine Temperaturinversion tritt jedoch auf, wenn die Atmosphäre mit zunehmender Höhe tatsächlich wärmer wird. Dies geschieht typischerweise innerhalb einer definierten Schicht der Atmosphäre. Temperaturinversionen haben, wenn sie auftreten, einen großen Einfluss auf die Luftverschmutzung und die Luftqualität. Es gibt zwei Arten von Inversionen – permanent und oberflächlich – und jede entspricht einem anderen Aufprall.

Permanente Temperaturinversionen treten hoch über der Oberfläche des Planeten auf. In Bezug auf die Luftverschmutzung ist die Stratosphäre die wichtigste davon. Diese atmosphärische Schicht erstreckt sich von durchschnittlich 11 bis 50 Kilometer über der Erdoberfläche. Die Stratosphäre befindet sich auf der Troposphäre, der untersten Schicht der Atmosphäre und Heimat des Großteils des Wetters. Die Temperaturinversion der Stratosphäre wirkt sich auf die globale, langfristige Luftverschmutzung aus.

Oberflächentemperaturinversionen treten direkt über der Erdoberfläche in der unteren Troposphäre auf. Sie werden häufig durch schnelle Oberflächenabkühlung ausgelöst, die durch die Freisetzung von Strahlungsenergie über Nacht verursacht wird. Diese Inversionen sind auch in den Wintermonaten häufig, wenn die Nächte lang sind und die Sonne, die tief am Horizont steht, die Atmosphäre mehr erwärmt als die Oberfläche des Planeten. Oberflächeninversionen wirken sich auf lokale, kurzfristige Luftverschmutzung aus.

Temperaturinversionen wirken sich auf die Luftverschmutzung aus, weil sie die Dynamik der Luftbewegung verändern. Warme Luft steigt in der Atmosphäre auf, weil sie weniger dicht ist und daher mehr Auftrieb hat als die kühlere Luft darüber. Diese steigende Tendenz ist es, die die vertikale Entwicklung bei Gewittern erzeugt. Eine Temperaturinversion verhindert jedoch diese vertikale Bewegung, auch Konvektion genannt. Anders ausgedrückt funktionieren Inversionen wie ein atmosphärischer Deckel oder eine Decke. Dieser erstickende Effekt fängt Luftschadstoffe ein und lässt ihre Konzentrationen ansteigen.

Oberflächeninversionen sind für die Erzeugung von Smog verantwortlich und fangen die Schadstoffe ein, die durch Fahrzeuge, Brände und industrielle Aktivitäten entstehen. Darüber hinaus werden die in diesen eingeschlossenen Schadstoffen enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Stickoxide durch Sonnenlicht in schädliches Ozon umgewandelt, was die Luftqualität verringert. Die Inversion der Stratosphäre fängt Schadstoffe in der stabilen Schicht ein, was typischerweise auftritt, wenn Treibhausgase durch Vulkanausbrüche hoch in die Atmosphäre injiziert werden. Ohne die vertikale Vermischung durch Konvektion bleiben diese Gase in der Inversionsschicht suspendiert und haben eine langfristige Auswirkung auf das globale Klima.