Effekten av temperaturinversjoner i atmosfæren varierer fra mild til ekstrem. Inversjonsforhold kan forårsake interessante værmønstre som tåke eller iskaldt regn eller kan føre til dødelige smogkonsentrasjoner.
Atmosfærens største temperaturinversjonslag stabiliserer jordens troposfære.
Hva er en temperaturinversjon?
Normalt synker atmosfæretemperaturen når høyden øker. Energi fra solen varmer opp jordoverflaten og den varmen overføres til atmosfæren i kontakt med jorden. Varmeenergien beveger seg oppover i luftkolonnen, men sprer seg når høyden øker og atmosfæren tynner.
Meteorologer, som er forskere som studerer vær, definerer inversjon som "et lag av atmosfæren i hvilken lufttemperatur som øker med høyden. "Dette gjelder enten det er på overflaten eller forhøyet over flate.
Inversjonsdefinisjonen forklarer også at når basen til inversjonslaget ligger på overflaten kalles inversjonen en overflatebasert temperaturinversjon. Når basen til inversjonslaget er over overflaten, kalles inversjonslaget en inversjon med forhøyet temperatur.
Konveksjon celle sirkulasjon
På klare rolige morgener varmer solenergien opp overflaten. Den oppvarmede overflaten varmer opp luften i direkte kontakt. Den varmere, mindre tette luften stiger og tettere kald luft synker ned på plass. Den kaldere luften varmes opp og stiger, med kjøligere luft som synker ned til bakken for å bli oppvarmet etter tur. Når solen stiger, utvikles det sykliske stigende og fallende luftmønsteret som kalles konveksjonsceller.
Når bakketemperaturen fortsetter å øke, stiger konveksjonscellene høyere og kan nå 5000 eller mer fot tidlig på ettermiddagen. Sent på morgenen kan bevegelse av luft i konveksjonsceller forårsake kumulus skyer å danne og lette vindkast med variabel hastighet og retning å blåse.
Senere på dagen, når solens energi avtar og overflaten avkjøles, blir konveksjonscellene mindre. Vanndråpene som danner skyene fordamper, og brisen avtar gradvis.
Gjennom dagen er lufttemperaturen høyest på overflaten og synker med høyde. Imidlertid kan en overflatebasert temperaturinversjon utvikle seg etter at solen går ned, spesielt hvis luften er rolig, himmelen er klar og natten er lang.
Nattlige inversjonslag
Når solen går ned, kjøler overflaten seg. Luften i kontakt med overflaten avkjøles også. Luft overfører ikke lett varme, og den varmere luften over oppvarmer ikke den kaldere luften under. Uten vind som rører luften, forblir den kaldere luften på overflaten.
Uten skyer slipper overflatevarmen raskere. Jo lenger natten, jo kaldere blir overflaten. Hvis overflatetemperaturen synker under duggpunktet (temperaturen som luften må avkjøles for å bli mettet), kan det oppstå tåke.
Når overflateluften avkjøles og luften over forblir varmere, dannes den overflatebaserte temperaturinversjonen. Jo større temperaturforskjellen er, desto sterkere er inversjonen. Sterkere overflateinversjoner dannes om vinteren fordi nettene er lengre. Hvis værforholdene forblir de samme, brytes den overflatebaserte temperaturinversjonen ned når solen kommer opp og varmer overflaten igjen.
Høytrykkssystemer og inversjonsvær
Hvis et høytrykkssystem imidlertid beveger seg inn, kan inversjonen forbli på plass i flere dager (og netter). Når laget av kaldere luft blir tykkere, blir inversjonen et forhøyet inversjonslag. Luften fanget under inversjonen inkluderer fuktighet, røyk og forurensninger som slippes ut i luftmassen. Luftkvaliteten under et inversjonslag forverres ettersom forurensningene akkumuleres.
Når røyk og kjemikalier blandes med vanndamp, dannes det smog. Disen fra smog reduserer solens energi og bakken får ikke så mye energi. Overflaten og luftmassen mellom overflaten og inversjonslaget forblir kald og kan bli enda kaldere.
En ond sirkel kan utvikles når folk bruker mer varme, enten fra peiser eller kraftverk som brenner fossilt brensel, slipper ut mer røyk og kjemikalier i den fangede kalde luftmassen og øker tåkevisen som reduserer solens energi. Alvorlige smoghendelser i 1948 i Donora, Pennsylvania, (USA) og i 1952 i London, England, skyldes høye temperaturinversjonslag.
Inversjonslag og iskaldt regn
Når inversjonslaget med forhøyet temperatur er over frysetemperatur og den underliggende kalde lufttemperaturen er på eller under frysetemperaturen, oppstår frysende regn.
Regn faller som væske gjennom den relativt varmere luftmassen til inversjonslaget. Når det flytende regnet kommer inn i den kaldere luftmassen under inversjonslaget, fryser regndråpene for å danne frysende regn.
Topografi og inversjonslag
Topografi spiller en viktig rolle i å utvikle og holde inversjonslag på plass. Kald luft fra høyere høyde synker og bassenger i daler og lave områder som kystlinjer.
Den kalde luften kjøler ned overflaten og skiller overflaten fra den varmere luften. Runder rundt og åser beskytter daler mot vind som kan blande luftmassene og forstyrre inversjonsmønsteret.
Jordens største temperaturinversjon
Værmønstre forekommer i det nederste laget av atmosfæren, troposfæren. Over troposfæren ligger stratosfæren. I stratosfæren reagerer Solens energi med atmosfæren og danner et globalt ozonlag.
Dette ozonlaget absorberer noe av solens energi, noe som resulterer i et globalt forhøyet inversjonslag over troposfæren. Dette inversjonslaget hjelper til med å holde jordens overflate varme i troposfæren.