Lämpötilan muutosten vaikutukset ilmakehässä vaihtelevat lievästä äärimmäiseen. Käänteisolosuhteet voivat aiheuttaa mielenkiintoisia säämalleja, kuten sumua tai jäätävää sadea, tai johtaa tappaviin savupitoisuuksiin.
Ilmakehän suurin lämpötilan inversiokerros stabiloi maapallon troposfäärin.
Mikä on lämpötilan inversio?
Normaalisti ilman lämpötila laskee korkeuden kasvaessa. Auringon energia lämmittää maapallon pinnan ja tuo lämpö siirtyy ilmakehään kosketuksissa maan kanssa. Lämpöenergia liikkuu ilmakolonnissa ylöspäin, mutta leviää, kun korkeus kasvaa ja ilmakehä ohenee.
Meteorologit, jotka ovat tutkijoita, jotka tutkivat säätä, määrittelevät inversio "kerrokseksi ilmakehässä jonka lämpötila nousee korkeuden kanssa. "Tämä pätee joko pinnalla tai korotettuna pinta.
Inversiomääritelmä selittää myös, että kun inversiokerroksen pohja on pinnalla, inversiota kutsutaan pintaperusteiseksi lämpötilainversioksi. Kun inversiokerroksen pohja on pinnan yläpuolella, inversiokerrosta kutsutaan korotetun lämpötilan inversioksi.
Konvektiosolujen kierto
Selkeinä rauhallisina aamuina auringon energia lämmittää pintaa vähitellen. Lämmitetty pinta lämmittää suorassa kosketuksessa olevan ilman. Lämmin, vähemmän tiheä ilma nousee ja tiheämpi kylmä ilma uppoaa paikalleen. Kylmempi ilma lämpenee ja nousee, ja viileämpi ilma uppoaa maahan lämmittääkseen vuorotellen. Kun aurinko nousee, kehittyy syklinen nouseva ja laskeva ilmakuvio, jota kutsutaan konvektiosoluiksi.
Kun maan lämpötila nousee edelleen, konvektiosolut nousevat korkeammalle ja voivat saavuttaa 5000 jalkaa tai enemmän varhain iltapäivällä. Myöhään aamuun mennessä ilman liike konvektiosoluissa voi aiheuttaa kumpupilven pilviä muodostaa ja kevyitä, puuskittaisia, vaihtelevalla nopeudella ja tuulen suunnalla tuulia.
Myöhemmin päivällä, kun auringon energia vähenee ja pinta jäähtyy, konvektiosolut pienenevät. Pilvet muodostavat vesipisarat haihtuvat ja tuulet vähenevät vähitellen.
Koko päivän ilman lämpötila on korkein pinnalla ja laskee korkeuden mukana. Pintaperusteinen lämpötilan inversio voi kuitenkin kehittyä auringon laskettua, varsinkin jos ilma on rauhallinen, taivas on kirkas ja yö on pitkä.
Yölliset inversiokerrokset
Auringon laskiessa pinta jäähtyy. Pinnan kanssa kosketuksissa oleva ilma myös jäähtyy. Ilma ei siirrä lämpöä helposti eikä yläpuolella oleva lämpimämpi ilma lämmitä alapuolella olevaa kylmempää ilmaa. Ilman tuulta ilman sekoittamiseksi kylmempi ilma pysyy pinnalla.
Ilman pilviä pintalämpö pääsee nopeammin. Mitä pidempään yö on, sitä kylmempi pinta muuttuu. Jos pintalämpötila laskee kastepisteen (lämpötila, johon ilma on jäähdytettävä kyllästymisen saavuttamiseksi) alapuolelle, voi muodostua sumua.
Kun pinta-ilma jäähtyy ja ilman yläpuolella pysyy lämpimämpää, muodostuu pintaperusteinen lämpötilan inversio. Mitä suurempi lämpötilaero on, sitä voimakkaampi inversio on. Vahvemmat pinta-inversiot muodostuvat talvella, koska yöt ovat pidempiä. Jos sääolosuhteet pysyvät ennallaan, pintaperusteinen lämpötilan inversio hajoaa, kun aurinko nousee, ja lämmittää pinnan uudelleen.
Korkeapainejärjestelmät ja inversiosää
Jos korkeapainejärjestelmä kuitenkin liikkuu, inversio voi pysyä paikallaan useita päiviä (ja öitä). Kun kylmemmän ilman kerros paksunee, inversiosta tulee kohonnut inversiokerros. Inversioiden alle jäänyt ilma sisältää kosteuden, savun ja epäpuhtaudet, jotka vapautuvat ilmamassaan. Ilmanlaatu inversiokerroksen alla heikkenee epäpuhtauksien kerääntyessä.
Kun savu ja kemikaalit sekoittuvat vesihöyryyn, muodostuu savu. Savun sumu vähentää aurinkoenergiaa ja maa ei saa niin paljon energiaa. Pinta ja ilman massa pinnan ja inversiokerroksen välillä pysyvät kylminä ja saattavat jäähtyä vielä enemmän.
Noidankehä voi kehittyä, kun ihmiset käyttävät enemmän lämpöä joko takista tai fossiilisia polttoaineita käyttävistä voimalaitoksista, vapauttamalla lisää savua ja kemikaaleja loukkuun jääneeseen kylmään ilmamassaan ja lisäämällä savun sumua, joka vähentää aurinkoa energiaa. Vakavat savusumutapahtumat vuonna 1948 Donorassa Pennsylvaniassa (USA) ja vuonna 1952 Lontoossa, Englannissa, johtuivat kohonneista lämpötilainversioista.
Inversiokerrokset ja jäätyvä sade
Kun korkean lämpötilan inversiokerros on jäätymislämpötilan yläpuolella ja alla olevan kylmän ilman lämpötila on jäätymislämpötilassa tai sen alapuolella, esiintyy jäätyvää sadetta.
Sade putoaa nesteenä inversiokerroksen suhteellisen lämpimän ilmamassan läpi. Kun nestemäinen sade tulee kylmempään ilmamassaan inversiokerroksen alapuolella, sadepisarat jäätyvät muodostaen pakastavaa sadetta.
Topografia ja inversiokerrokset
Topografia on tärkeä rooli inversiokerrosten kehittämisessä ja pitämisessä paikallaan. Kylmä ilma korkeammasta korkeudesta uppoaa ja uima-altaista laaksoissa ja matalilla alueilla, kuten rannikoilla.
Kylmä ilma jäähdyttää pinnan ja erottaa pinnan lämpimämmästä ilmasta. Ympäröivät harjanteet ja kukkulat suojaavat laaksoja tuulilta, jotka voivat sekoittaa ilmamassoja ja häiritä inversiokuviota.
Maan suurin lämpötilan inversio
Säämalleja esiintyy ilmakehän pohjakerroksessa, troposfäärissä. Troposfäärin yläpuolella on stratosfääri. Stratosfäärissä auringon energia reagoi ilmakehän kanssa muodostaen maailmanlaajuisen otsonikerroksen.
Tämä otsonikerros absorboi osan aurinkoenergiasta, mikä johtaa troposfäärin yläpuolella olevaan globaaliin kohonneeseen inversiokerrokseen. Tämä inversiokerros auttaa pitämään maapallon pintalämpöä troposfäärissä.
