Gli effetti dell'inversione di temperatura

Gli effetti delle inversioni di temperatura nell'atmosfera vanno da lievi a estremi. Le condizioni di inversione possono causare modelli meteorologici interessanti come nebbia o pioggia gelata o possono causare concentrazioni di smog mortali.

Il più grande strato di inversione della temperatura dell'atmosfera stabilizza la troposfera terrestre.

Normalmente, la temperatura atmosferica diminuisce all'aumentare dell'altitudine. L'energia del Sole riscalda la superficie terrestre e quel calore si trasferisce all'atmosfera a contatto con la Terra. L'energia termica si muove verso l'alto nella colonna d'aria ma si diffonde all'aumentare dell'altitudine e l'atmosfera si assottiglia.

I meteorologi, che sono scienziati che studiano il tempo, definiscono l'inversione come "uno strato dell'atmosfera in quale temperatura dell'aria aumenta con l'altezza." Questo è vero sia in superficie che elevata al di sopra superficie.

La definizione di inversione spiega anche che quando la base dello strato di inversione giace sulla superficie, l'inversione è chiamata inversione termica basata sulla superficie. Quando la base dello strato di inversione è al di sopra della superficie, lo strato di inversione è chiamato inversione a temperatura elevata.

Nelle mattine limpide e calme, l'energia del Sole riscalda gradualmente la superficie. La superficie riscaldata riscalda l'aria a diretto contatto. L'aria più calda e meno densa sale e l'aria fredda più densa affonda al suo posto. L'aria più fredda si riscalda e sale, con l'aria più fredda che scende a terra per essere riscaldata a sua volta. Quando il Sole sorge, si sviluppa il modello ciclico dell'aria che sale e scende chiamato celle di convezione.

Man mano che la temperatura del suolo continua ad aumentare, le celle di convezione aumentano e possono raggiungere i 5.000 piedi o più nel primo pomeriggio. In tarda mattinata il movimento dell'aria nelle celle di convezione può causare cumuli nuvole formare e spirare venti leggeri e rafficati di velocità e direzione variabili.

Più tardi nel corso della giornata, quando l'energia del Sole diminuisce e la superficie si raffredda, le celle di convezione diventano più piccole. Le gocce d'acqua che formano le nuvole evaporano e le brezze diminuiscono gradualmente.

Durante il giorno, la temperatura dell'aria è più alta in superficie e diminuisce con l'altitudine. Tuttavia, un'inversione di temperatura superficiale può svilupparsi dopo il tramonto del sole, soprattutto se l'aria è calma, il cielo è sereno e la notte è lunga.

Quando il sole tramonta, la superficie si raffredda. Anche l'aria a contatto con la superficie si raffredda. L'aria non trasferisce facilmente il calore e l'aria più calda sopra non riscalda l'aria più fredda sotto. Senza vento a smuovere l'aria, l'aria più fredda rimane in superficie.

Senza nuvole, il calore superficiale sfugge più velocemente. Più lunga è la notte, più fredda diventa la superficie. Se la temperatura superficiale scende al di sotto del punto di rugiada (la temperatura alla quale l'aria deve essere raffreddata per raggiungere la saturazione), si può formare nebbia al suolo.

Quando l'aria superficiale si raffredda e l'aria soprastante rimane più calda, si forma l'inversione della temperatura superficiale. Maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è l'inversione. In inverno si formano inversioni di superficie più forti perché le notti sono più lunghe. Se le condizioni meteorologiche rimangono le stesse, l'inversione della temperatura superficiale si interrompe quando il sole sorge e riscalda nuovamente la superficie.

Se, tuttavia, interviene un sistema ad alta pressione, l'inversione può rimanere in posizione per diversi giorni (e notti). Quando lo strato di aria più fredda diventa più spesso, l'inversione diventa uno strato di inversione elevato. L'aria intrappolata sotto l'inversione include l'umidità, il fumo e le sostanze inquinanti rilasciate nella massa d'aria. La qualità dell'aria sotto uno strato di inversione si deteriora con l'accumulo degli inquinanti.

Quando il fumo e le sostanze chimiche si mescolano con il vapore acqueo, si forma lo smog. La foschia dello smog riduce l'energia del sole e il terreno non guadagna così tanta energia. La superficie e la massa d'aria tra la superficie e lo strato di inversione rimangono fredde e possono diventare ancora più fredde.

Un circolo vizioso può svilupparsi man mano che le persone usano più calore, sia dai caminetti che dalle centrali elettriche a combustibili fossili, rilasciando più fumo e sostanze chimiche nella massa d'aria fredda intrappolata e aumentando la foschia di smog che riduce i raggi solari energia. Gravi eventi di smog nel 1948 a Donora, Pennsylvania, (USA) e nel 1952 a Londra, Inghilterra, sono stati causati da strati di inversione di temperatura elevata.

Quando lo strato di inversione a temperatura elevata è al di sopra della temperatura di congelamento e la temperatura dell'aria fredda sottostante è pari o inferiore alla temperatura di congelamento, si verifica pioggia gelata.

La pioggia cade come un liquido attraverso la massa d'aria relativamente più calda dello strato di inversione. Quando la pioggia liquida entra nella massa d'aria più fredda al di sotto dello strato di inversione, le gocce di pioggia si congelano per formare pioggia gelata.

Topografia svolge un ruolo importante nello sviluppo e nel mantenimento degli strati di inversione. L'aria fredda proveniente da pozzi e pozze a quote più elevate nelle valli e nelle zone basse come le coste.

L'aria fredda raffredda la superficie e separa la superficie dall'aria più calda. Le creste e le colline circostanti proteggono le valli dai venti che potrebbero mescolare le masse d'aria e disturbare il modello di inversione.

I modelli meteorologici si verificano nello strato inferiore dell'atmosfera, la troposfera. Sopra la troposfera si trova la stratosfera. Nella stratosfera, l'energia del Sole reagisce con l'atmosfera per formare uno strato di ozono globale.

Questo strato di ozono assorbe parte dell'energia solare, determinando uno strato di inversione globale elevato sopra la troposfera. Questo strato di inversione aiuta a trattenere il calore della superficie terrestre nella troposfera.