Os efeitos das inversões de temperatura na atmosfera variam de moderados a extremos. As condições de inversão podem causar padrões climáticos interessantes, como neblina ou chuva congelante, ou podem resultar em concentrações mortais de fumaça.
A maior camada de inversão de temperatura da atmosfera estabiliza a troposfera da Terra.
O que é uma inversão de temperatura?
Normalmente, a temperatura atmosférica diminui à medida que a altitude aumenta. A energia do Sol aquece a superfície da Terra e esse calor se transfere para a atmosfera em contato com a Terra. A energia térmica sobe na coluna de ar, mas se espalha à medida que a altitude aumenta e a atmosfera se afina.
Os meteorologistas, que são cientistas que estudam o clima, definem a inversão como "uma camada da atmosfera em cuja temperatura do ar aumenta com a altura. "Isso é verdade seja na superfície ou elevado acima do superfície.
A definição de inversão também explica que quando a base da camada de inversão fica na superfície, a inversão é chamada de inversão de temperatura com base na superfície. Quando a base da camada de inversão está acima da superfície, a camada de inversão é chamada de inversão de temperatura elevada.
Circulação de células de convecção
Em manhãs claras e calmas, a energia do Sol aquece gradualmente a superfície. A superfície aquecida aquece o ar em contato direto. O ar mais quente e menos denso sobe e o ar frio mais denso afunda em seu lugar. O ar mais frio aquece e sobe, com o ar mais frio descendo para o solo para ser aquecido. Conforme o Sol nasce, desenvolve-se o padrão cíclico de ascensão e descida do ar, denominado células de convecção.
À medida que a temperatura do solo continua a aumentar, as células de convecção aumentam e podem chegar a 5.000 pés ou mais no início da tarde. No final da manhã, o movimento do ar nas células de convecção pode causar cúmulos nuvens formar ventos leves e rajados de velocidade e direção variáveis para soprar.
Mais tarde, à medida que a energia do Sol diminui e a superfície esfria, as células de convecção ficam menores. As gotículas de água que formam as nuvens evaporam e a brisa diminui gradativamente.
Ao longo do dia, a temperatura do ar é mais alta na superfície e diminui com a altitude. No entanto, uma inversão de temperatura com base na superfície pode se desenvolver depois que o Sol se põe, especialmente se o ar estiver calmo, o céu estiver limpo e a noite for longa.
Camadas de Inversão Noturna
Conforme o Sol se põe, a superfície esfria. O ar em contato com a superfície também esfria. O ar não transfere calor facilmente e o ar mais quente acima não aquece o ar frio abaixo. Sem vento para agitar o ar, o ar mais frio permanece na superfície.
Sem nuvens, o calor da superfície escapa mais rápido. Quanto mais longa a noite, mais fria a superfície se torna. Se a temperatura da superfície cair abaixo do ponto de orvalho (a temperatura à qual o ar deve ser resfriado para atingir a saturação), pode formar-se neblina no solo.
Conforme o ar da superfície esfria e o ar acima permanece mais quente, a inversão de temperatura com base na superfície se forma. Quanto maior a diferença de temperatura, mais forte é a inversão. No inverno, ocorrem inversões de superfície mais fortes porque as noites são mais longas. Se as condições climáticas permanecerem as mesmas, a inversão da temperatura com base na superfície será interrompida quando o Sol nascer e aquecer a superfície novamente.
Sistemas de alta pressão e clima de inversão
Se, entretanto, um sistema de alta pressão se mover, a inversão pode permanecer no local por vários dias (e noites). Conforme a camada de ar mais frio se torna mais espessa, a inversão se torna uma camada de inversão elevada. O ar preso sob a inversão inclui a umidade, fumaça e poluentes liberados na massa de ar. A qualidade do ar sob uma camada de inversão se deteriora à medida que os poluentes se acumulam.
Conforme a fumaça e os produtos químicos se misturam com o vapor de água, forma-se a poluição. A névoa da poluição reduz a energia do Sol e o solo não ganha tanta energia. A superfície e a massa de ar entre a superfície e a camada de inversão permanecem frias e podem ficar ainda mais frias.
Um ciclo vicioso pode se desenvolver à medida que as pessoas usam mais calor, seja de lareiras ou usinas de energia que usam combustíveis fósseis, liberando mais fumaça e produtos químicos na massa de ar frio aprisionada e aumentando a névoa de poluição que reduz a radiação solar energia. Graves eventos de smog em 1948 em Donora, Pensilvânia, (EUA) e em 1952 em Londres, Inglaterra, resultaram de camadas de inversão de temperatura elevada.
Camadas de inversão e chuva congelante
Quando a camada de inversão de temperatura elevada está acima da temperatura de congelamento e a temperatura do ar frio subjacente está igual ou abaixo da temperatura de congelamento, ocorre chuva congelante.
A chuva cai como um líquido através da massa de ar relativamente mais quente da camada de inversão. Quando a chuva líquida entra na massa de ar mais frio abaixo da camada de inversão, as gotas de chuva congelam para formar chuva congelante.
Topografia e camadas de inversão
Topografia desempenha um papel importante no desenvolvimento e manutenção de camadas de inversão no lugar. O ar frio de sumidouros e poças de grande altitude em vales e áreas baixas, como costas.
O ar frio resfria a superfície e separa a superfície do ar mais quente. As cristas e colinas circundantes protegem os vales dos ventos que podem misturar as massas de ar e interromper o padrão de inversão.
Maior inversão de temperatura da Terra
Os padrões climáticos ocorrem na camada inferior da atmosfera, a troposfera. Acima da troposfera está a estratosfera. Na estratosfera, a energia do Sol reage com a atmosfera para formar uma camada de ozônio global.
Esta camada de ozônio absorve parte da energia do Sol, resultando em uma elevada camada de inversão global acima da troposfera. Essa camada de inversão ajuda a manter o calor da superfície da Terra na troposfera.