Efek dari inversi suhu di atmosfer berkisar dari ringan hingga ekstrim. Kondisi inversi dapat menyebabkan pola cuaca yang menarik seperti kabut atau hujan beku atau dapat mengakibatkan konsentrasi kabut asap yang mematikan.
Lapisan inversi suhu terbesar di atmosfer menstabilkan troposfer bumi.
Apa itu Inversi Suhu?
Biasanya, suhu atmosfer menurun dengan meningkatnya ketinggian. Energi dari Matahari memanaskan permukaan Bumi dan panas itu berpindah ke atmosfer yang bersentuhan dengan Bumi. Energi panas bergerak ke atas di kolom udara tetapi menyebar ketika ketinggian meningkat dan atmosfer menipis.
Ahli meteorologi, yang merupakan ilmuwan yang mempelajari cuaca, mendefinisikan inversi sebagai "lapisan atmosfer di mana suhu udara meningkat dengan ketinggian." Ini benar apakah di permukaan atau ditinggikan di atas permukaan.
Definisi inversi juga menjelaskan bahwa ketika dasar lapisan inversi terletak di permukaan, inversi disebut inversi suhu berbasis permukaan. Ketika dasar lapisan inversi berada di atas permukaan, lapisan inversi disebut inversi suhu tinggi.
Sirkulasi Sel Konveksi
Pada pagi hari yang cerah dan tenang, energi Matahari secara bertahap memanaskan permukaan. Permukaan yang hangat memanaskan udara dalam kontak langsung. Udara yang lebih hangat dan kurang padat naik dan udara dingin yang lebih padat tenggelam ke tempatnya. Udara yang lebih dingin menghangat dan naik, dengan udara yang lebih dingin turun ke tanah untuk dipanaskan secara bergantian. Saat Matahari terbit, pola udara naik dan turun siklik yang disebut sel konveksi berkembang.
Karena suhu tanah terus meningkat, sel-sel konveksi naik lebih tinggi dan dapat mencapai 5.000 kaki atau lebih pada sore hari. Menjelang pagi pergerakan udara di sel konveksi dapat menyebabkan kumulus awan terbentuk dan angin kencang dengan kecepatan dan arah yang berubah-ubah bertiup.
Di kemudian hari, saat energi Matahari berkurang dan permukaan mendingin, sel-sel konveksi menjadi lebih kecil. Tetesan air yang membentuk awan menguap dan angin sepoi-sepoi secara bertahap menurun.
Sepanjang hari, suhu udara tertinggi di permukaan dan menurun dengan ketinggian. Namun, pembalikan suhu berbasis permukaan dapat terjadi setelah Matahari terbenam, terutama jika udara tenang, langit cerah, dan malam panjang.
Lapisan Inversi Nokturnal
Saat Matahari terbenam, permukaan mendingin. Udara yang bersentuhan dengan permukaan juga mendingin. Udara tidak mudah memindahkan panas dan udara yang lebih hangat di atas tidak menghangatkan udara yang lebih dingin di bawah. Tanpa angin untuk mengaduk udara, udara yang lebih dingin tetap berada di permukaan.
Tanpa awan, kehangatan permukaan akan hilang lebih cepat. Semakin lama malam, semakin dingin permukaannya. Jika suhu permukaan turun di bawah titik embun (suhu di mana udara harus didinginkan untuk mencapai saturasi), kabut tanah dapat terbentuk.
Saat udara permukaan mendingin dan udara di atasnya tetap lebih hangat, inversi suhu berbasis permukaan terbentuk. Semakin besar perbedaan suhu, semakin kuat inversi. Inversi permukaan yang lebih kuat terbentuk di musim dingin karena malam lebih panjang. Jika kondisi cuaca tetap sama, inversi suhu berbasis permukaan rusak ketika Matahari muncul dan menghangatkan permukaan lagi.
Sistem Tekanan Tinggi dan Cuaca Inversi
Namun, jika sistem tekanan tinggi masuk, inversi mungkin tetap di tempatnya selama beberapa hari (dan malam). Ketika lapisan udara yang lebih dingin menjadi lebih tebal, inversi menjadi lapisan inversi yang lebih tinggi. Udara yang terperangkap di bawah inversi termasuk uap air, asap dan polutan yang dilepaskan ke massa udara. Kualitas udara di bawah lapisan inversi memburuk karena polutan menumpuk.
Saat asap dan bahan kimia bercampur dengan uap air, kabut terbentuk. Kabut asap dari kabut mengurangi energi matahari dan tanah tidak mendapatkan banyak energi. Permukaan dan massa udara antara permukaan dan lapisan inversi tetap dingin dan mungkin menjadi lebih dingin.
Lingkaran setan dapat berkembang ketika orang menggunakan lebih banyak panas, baik dari perapian atau pembangkit listrik berbahan bakar fosil, melepaskan lebih banyak asap dan bahan kimia ke dalam massa udara dingin yang terperangkap dan meningkatkan kabut asap yang mengurangi Matahari energi. Peristiwa kabut asap yang parah pada tahun 1948 di Donora, Pennsylvania, (AS) dan pada tahun 1952 di London, Inggris, dihasilkan dari lapisan inversi suhu yang meningkat.
Lapisan Inversi dan Hujan Beku
Ketika lapisan inversi suhu tinggi berada di atas suhu beku dan suhu udara dingin yang mendasarinya berada pada atau di bawah suhu beku, hujan beku terjadi.
Hujan turun sebagai cairan melalui massa udara yang relatif lebih hangat dari lapisan inversi. Ketika hujan cair memasuki massa udara yang lebih dingin di bawah lapisan inversi, tetesan hujan membeku membentuk hujan beku.
Lapisan Topografi dan Inversi
Topografi memainkan peran penting dalam mengembangkan dan menahan lapisan inversi di tempat. Udara dingin dari elevasi yang lebih tinggi tenggelam dan kolam di lembah dan daerah rendah seperti garis pantai.
Udara dingin mendinginkan permukaan dan memisahkan permukaan dari udara yang lebih hangat. Pegunungan dan perbukitan di sekitarnya melindungi lembah dari angin yang dapat mencampur massa udara dan mengganggu pola inversi.
Inversi Suhu Terbesar di Bumi
Pola cuaca terjadi di lapisan bawah atmosfer, yaitu troposfer. Di atas troposfer terletak stratosfer. Di stratosfer, energi Matahari bereaksi dengan atmosfer membentuk lapisan ozon global.
Lapisan ozon ini menyerap sebagian energi Matahari yang menghasilkan lapisan inversi global yang meningkat di atas troposfer. Lapisan inversi ini membantu menahan kehangatan permukaan bumi di troposfer.
