Temperatuuri inversioonide mõju atmosfääris on kerge kuni äärmuslik. Inversioonitingimused võivad põhjustada huvitavaid ilmastikutingimusi, nagu udu või külmavihm, või põhjustada surmavat sudu kontsentratsiooni.
Atmosfääri suurim temperatuuri inversioonikiht stabiliseerib Maa troposfääri.
Mis on temperatuuri inversioon?
Tavaliselt langeb atmosfääri temperatuur kõrguse suurenemisega. Päikesest saadud energia soojendab Maa pinda ja see soojus kandub Maaga kokkupuutes atmosfääri. Soojusenergia liigub õhusambas ülespoole, kuid levib, kui kõrgus suureneb ja atmosfäär hõreneb.
Meteoroloogid, kes on teadlased, kes uurivad ilma, määratlevad inversiooni kui "atmosfääri kihti mille õhutemperatuur kõrgusega tõuseb. "See kehtib nii pinnal kui ka kõrgemal pind.
Inversiooni definitsioon selgitab ka seda, et kui inversioonikihi alus asub pinnal, nimetatakse inversiooni pinnapõhiseks temperatuuri inversiooniks. Kui inversioonikihi alus on pinna kohal, nimetatakse inversioonikihti kõrgendatud temperatuuriga inversiooniks.
Konvektsiooniraku ringlus
Selgetel rahulikel hommikutel soojendab Päikese energia pinda järk-järgult. Soojendatud pind soojendab otseses kokkupuutes olevat õhku. Soojem, vähem tihe õhk tõuseb ja tihedam külm õhk vajub oma kohale. Külmem õhk soojeneb ja tõuseb, kusjuures jahedam õhk vajub maapinnale, et seda omakorda soojendada. Päikese tõustes areneb tsükliline tõusva ja langeva õhumuster, mida nimetatakse konvektsioonirakkudeks.
Kui maapinna temperatuur jätkuvalt tõuseb, tõusevad konvektsioonirakud kõrgemale ja võivad varajaseks pärastlõunaks jõuda 5000 või enama jalani. Hiliseks hommikuks võib õhu liikumine konvektsioonirakkudes põhjustada kume pilved moodustamiseks ja kergeks muutuva kiiruse ja suuna puhuv tuul.
Päeva hiljem, kui Päikese energia väheneb ja pind jahtub, muutuvad konvektsioonirakud väiksemaks. Pilved moodustavad veepiisad aurustuvad ja tuuleiilid järk-järgult vähenevad.
Kogu päeva vältel on õhutemperatuur kõige kõrgem pinnal ja langeb kõrgusega. Kuid pärast päikese loojumist võib tekkida pinnapõhine temperatuuri inversioon, eriti kui õhk on vaikne, taevas on selge ja öö on pikk.
Öised inversioonikihid
Päikese loojudes pind jahtub. Jahutab ka pinnaga kokkupuutuv õhk. Õhk ei kanna soojust lihtsalt üle ja ülal olev soojem õhk ei soojenda allpool asuvat külmemat õhku. Ilma õhuta õhku segamata jääb külmem õhk pinnale.
Ilma pilvedeta pääseb pinna soojus kiiremini. Mida pikem öö, seda pind muutub külmemaks. Kui pinna temperatuur langeb alla kastepunkti (temperatuur, milleni küllastumise saavutamiseks tuleb õhk jahutada), võib tekkida maapinna udu.
Kui pinnaõhk jahtub ja õhk jääb soojemaks, tekib pindpõhine temperatuuri inversioon. Mida suurem on temperatuuride erinevus, seda tugevam on inversioon. Tugevamad pinna inversioonid tekivad talvel, sest ööd on pikemad. Kui ilmastikutingimused jäävad samaks, laguneb Päikese tulekul pinnapõhine temperatuuri inversioon ja soojendab pinda uuesti.
Kõrgsurvesüsteemid ja inversiooni ilm
Kui kõrgsurvesüsteem siiski sisse kolib, võib inversioon paigal püsida mitu päeva (ja ööd). Kui külmema õhu kiht muutub paksemaks, muutub inversioon kõrgendatud inversioonikihiks. Inversiooni alla jäänud õhk sisaldab õhumassi eraldunud niiskust, suitsu ja saasteaineid. Õhukvaliteet inversioonkihi all halveneb saasteainete kogunemisel.
Kui suits ja kemikaalid segunevad veeauruga, moodustub sudu. Smogi hägusus vähendab Päikese energiat ja maapind ei võta nii palju energiat. Pind ning pinna ja inversioonikihi vaheline õhumass jäävad külmaks ja võivad veelgi külmemaks muutuda.
Nõiaring võib areneda, kui inimesed kasutavad rohkem soojust, kas kaminatest või fossiilkütusel töötavatest elektrijaamadest, vabastades rohkem suitsu ja kemikaale kinnijäänud külmas õhumassi ning suurendades Päikeset vähendavat suduudu energia. Tõsised sudusündmused 1948. aastal Donoras Pennsylvanias (USA) ja 1952. aastal Inglismaal Londonis tulenesid kõrgendatud temperatuuriga inversioonikihtidest.
Inversioonikihid ja külmavihm
Kui kõrgendatud temperatuuriga inversioonikiht on üle külmumistemperatuuri ja selle aluseks olev külma õhu temperatuur on külmumistemperatuuril või sellest madalam, tekib külmavihm.
Vihm langeb vedelikuna läbi inversioonikihi suhteliselt soojema õhumassi. Kui vedel vihm siseneb inversioonikihi all olevasse külmemasse õhumassi, külmuvad vihmapiisad, et moodustada külmavihm.
Topograafia ja inversioonikihid
Topograafia mängib olulist rolli inversioonikihtide väljatöötamisel ja paigal hoidmisel. Külm õhk kõrgematest kõrgustest vajub orudesse ja madalatesse piirkondadesse, näiteks rannajoontesse.
Külm õhk jahutab pinda ja eraldab pinna soojemast õhust. Ümbritsevad harjad ja mäed kaitsevad orge tuulte eest, mis võivad segada õhumassi ja häirida inversioonimustrit.
Maa suurim temperatuuri inversioon
Ilmamustrid esinevad atmosfääri alumises kihis, troposfääris. Troposfääri kohal asub stratosfäär. Stratosfääris reageerib Päikese energia atmosfääriga, moodustades globaalse osoonikihi.
See osoonikiht neelab osa Päikese energiast, mille tulemuseks on troposfääri kohal globaalne kõrgendatud inversioonikiht. See inversioonikiht aitab hoida troposfääris Maa pinna soojust.