Efectele inversiunilor de temperatură în atmosferă variază de la ușoară la extremă. Condițiile de inversiune pot provoca modele meteorologice interesante, cum ar fi ceața sau ploaia înghețată sau pot duce la concentrații mortale de smog.
Cel mai mare strat de inversiune a temperaturii din atmosferă stabilizează troposfera Pământului.
Ce este o inversare a temperaturii?
În mod normal, temperatura atmosferică scade odată cu creșterea altitudinii. Energia din Soare încălzește suprafața Pământului și căldura se transferă în atmosferă în contact cu Pământul. Energia termică se deplasează în sus în coloana de aer, dar se extinde pe măsură ce altitudinea crește și atmosfera se subțiază.
Meteorologii, care sunt oameni de știință care studiază vremea, definesc inversiunea ca „un strat al atmosferei din care temperatura aerului crește odată cu înălțimea. "Acest lucru este adevărat indiferent dacă este la suprafață sau ridicat deasupra suprafaţă.
Definiția inversiunii explică, de asemenea, că atunci când baza stratului de inversiune se află pe suprafață, inversiunea se numește inversare a temperaturii pe bază de suprafață. Când baza stratului de inversiune este deasupra suprafeței, stratul de inversiune se numește inversiune de temperatură ridicată.
Circulația celulei prin convecție
În diminețile limpezi și calme, energia Soarelui încălzește treptat suprafața. Suprafața încălzită încălzește aerul în contact direct. Aerul mai cald, mai puțin dens, se ridică și aerul rece mai dens se scufundă în locul său. Aerul mai rece se încălzește și se ridică, cu un aer mai rece care se scufundă la pământ pentru a fi încălzit la rândul său. Pe măsură ce Soarele răsare, se dezvoltă un model de aer ciclic care crește și cade, numit celule de convecție.
Pe măsură ce temperatura solului continuă să crească, celulele de convecție cresc mai sus și pot ajunge la 5.000 de picioare sau mai mult până după-amiaza devreme. Până dimineața târziu, mișcarea aerului în celulele de convecție poate provoca cumulus nori să se formeze și să vânturi ușoare, rafale de viteză variabilă și direcție să sufle
Mai târziu în timpul zilei, pe măsură ce energia Soarelui scade și suprafața se răcește, celulele de convecție devin mai mici. Picăturile de apă care formează norii se evaporă și briza scade treptat.
Pe tot parcursul zilei, temperatura aerului este cea mai ridicată la suprafață și scade odată cu altitudinea. Cu toate acestea, o inversare a temperaturii pe suprafață se poate dezvolta după apusul Soarelui, mai ales dacă aerul este calm, cerul este senin și noaptea este lungă.
Straturi de inversiune nocturne
Pe măsură ce apune Soarele, suprafața se răcește. Aerul în contact cu suprafața se răcește, de asemenea. Aerul nu transferă cu ușurință căldura, iar aerul mai cald de deasupra nu încălzește aerul mai rece de dedesubt. Fără vânt care să agite aerul, aerul mai rece rămâne la suprafață.
Fără nori, căldura suprafeței scapă mai repede. Cu cât noaptea este mai lungă, cu atât suprafața devine mai rece. Dacă temperatura suprafeței scade sub punctul de rouă (temperatura la care aerul trebuie răcit pentru a ajunge la saturație), se poate forma ceață la sol.
Pe măsură ce aerul de la suprafață se răcește și aerul de deasupra rămâne mai cald, se formează inversiunea temperaturii pe suprafață. Cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât inversiunea este mai puternică. În timpul iernii se formează inversiuni mai puternice ale suprafeței, deoarece nopțile sunt mai lungi. Dacă condițiile meteorologice rămân aceleași, inversiunea temperaturii pe suprafață se descompune atunci când Soarele răsare și încălzește din nou suprafața.
Sisteme de înaltă presiune și vreme de inversiune
Dacă, totuși, se instalează un sistem de înaltă presiune, inversiunea poate rămâne pe loc câteva zile (și nopți). Pe măsură ce stratul de aer mai rece devine mai gros, inversiunea devine un strat de inversiune ridicat. Aerul prins sub inversiune include umezeala, fumul și poluanții eliberați în masa de aer. Calitatea aerului sub un strat de inversiune se deteriorează pe măsură ce poluanții se acumulează.
Pe măsură ce fumul și substanțele chimice se amestecă cu vapori de apă, se formează smog. Ceața din smog reduce energia Soarelui, iar solul nu câștigă la fel de multă energie. Suprafața și masa de aer dintre suprafață și stratul de inversiune rămân reci și pot deveni și mai reci.
Un ciclu vicios se poate dezvolta pe măsură ce oamenii folosesc mai multă căldură, fie din șeminee, fie din centrale electrice care ard combustibili fosili, eliberând mai mult fum și substanțe chimice în masa de aer rece blocată și crescând ceața de smog care reduce cea a Soarelui energie. Evenimente severe de smog în 1948 în Donora, Pennsylvania, (SUA) și în 1952 în Londra, Anglia, au rezultat din straturi de inversare a temperaturii ridicate.
Straturi de inversiune și ploaie înghețată
Când stratul de inversiune a temperaturii ridicate este peste temperatura de îngheț și temperatura subiacentă a aerului rece este la sau sub temperatura de îngheț, apare ploaia înghețată.
Ploaia cade sub formă de lichid prin masa de aer relativ mai caldă a stratului de inversiune. Când ploaia lichidă intră în masa de aer mai rece sub stratul de inversiune, picăturile de ploaie îngheață pentru a forma ploaie înghețată.
Topografie și straturi de inversiune
Topografie joacă un rol important în dezvoltarea și menținerea straturilor de inversiune. Aerul rece de la chiuvete și bazine de altitudine mai mare din văi și zone joase, cum ar fi coastele.
Aerul rece răcește suprafața și separă suprafața de aerul mai cald. Crestele și dealurile înconjurătoare protejează văile de vânturi care ar putea amesteca masele de aer și perturba modelul de inversare.
Cea mai mare inversiune de temperatură a Pământului
Modelele meteo apar în stratul inferior al atmosferei, în troposferă. Deasupra troposferei se află stratosfera. În stratosferă, energia Soarelui reacționează cu atmosfera pentru a forma un strat global de ozon.
Acest strat de ozon absoarbe o parte din energia Soarelui, rezultând un strat de inversiune global ridicat deasupra troposferei. Acest strat de inversare ajută la menținerea căldurii suprafeței Pământului în troposferă.
