Вплив температурних інверсій в атмосфері коливається від помірних до екстремальних. Умови інверсії можуть спричинити цікаві погодні явища, такі як туман чи морозний дощ, або можуть призвести до смертельних концентрацій смогу.
Найбільший шар інверсії температури в атмосфері стабілізує тропосферу Землі.
Що таке інверсія температури?
Зазвичай атмосферна температура знижується із збільшенням висоти. Енергія від Сонця нагріває поверхню Землі і те тепло передається в атмосферу в контакті з Землею. Теплова енергія рухається вгору в повітряному стовпі, але поширюється в міру збільшення висоти та зменшення атмосфери.
Метеорологи, які є вченими, які вивчають погоду, визначають інверсію як "шар атмосфери в Росії яка температура повітря зростає із висотою ". Це вірно, як на поверхні, так і на підвищеній від поверхні.
Визначення інверсії також пояснює, що коли основа інверсійного шару лежить на поверхні, інверсія називається інверсією температури на основі поверхні. Коли основа інверсійного шару знаходиться над поверхнею, інверсійний шар називається інверсією підвищеної температури.
Циркуляція конвекційних клітин
У ясні спокійні ранки енергія Сонця поступово нагріває поверхню. Прогріта поверхня нагріває повітря при безпосередньому контакті. Піднімається тепліше, менш щільне повітря, і на його місце опускається більш щільне холодне повітря. Більш холодне повітря нагрівається і піднімається, при цьому більш прохолодне повітря опускається до землі, щоб по черзі нагріватися. У міру сходу Сонця розвивається циклічна схема зростання та падіння повітря, яка називається конвекційними клітинами.
Оскільки температура землі продовжує зростати, конвекційні клітини піднімаються вище і можуть досягати 5000 і більше футів до раннього дня. До пізнього ранку рух повітря в клітинах конвекції може спричинити купчасті явища хмари утворювати і дути легкі поривчасті вітри змінної швидкості та напрямку.
Пізніше вдень, коли енергія Сонця зменшується, а поверхня охолоджується, клітини конвекції стають меншими. Крапельки води, що утворюють хмари, випаровуються, і вітерець поступово зменшується.
Протягом усього дня температура повітря найвища на поверхні і знижується з висотою. Однак повернення температури на основі поверхні може розвинутися після заходу Сонця, особливо якщо повітря спокійне, небо чисте, а ніч довга.
Нічні інверсійні шари
Коли Сонце заходить, поверхня охолоджується. Повітря, що контактує з поверхнею, також охолоджується. Повітря не легко передає тепло, і тепліше повітря зверху не нагріває холодне повітря знизу. Без вітру для перемішування повітря більш холодне повітря залишається на поверхні.
Без хмар поверхневе тепло відходить швидше. Чим довше ніч, тим холоднішою стає поверхня. Якщо температура поверхні опускається нижче точки роси (температури, до якої повітря потрібно охолодити, щоб досягти насичення), може утворитися ґрунтовий туман.
Коли поверхневе повітря охолоджується, а повітря вище залишається теплішим, утворюється інверсія температури на основі поверхні. Чим більша різниця температур, тим сильніша інверсія. Взимку інверсії поверхні утворюються сильніше, тому що ночі довші. Якщо погодні умови залишаються незмінними, повернення температури на основі поверхні руйнується, коли Сонце сходить і знову нагріває поверхню.
Системи високого тиску та інверсійна погода
Однак, якщо система високого тиску переходить, інверсія може залишатися на місці протягом декількох днів (і ночей). У міру того, як шар холодного повітря стає товстішим, інверсія стає підвищеним інверсійним шаром. Повітря, що потрапило під інверсію, включає вологу, дим і забруднювачі, що виділяються в повітряну масу. Якість повітря під інверсійним шаром погіршується в міру накопичення забруднюючих речовин.
Коли дим і хімічні речовини змішуються з водяною парою, утворюється смог. Туман від смогу зменшує енергію Сонця, і земля не набирає стільки енергії. Поверхня і повітряна маса між поверхнею та інверсійним шаром залишаються холодними і можуть стати ще холоднішими.
Помилковий цикл може розвиватися, коли люди використовують більше тепла, будь то каміни чи електростанції, що спалюють викопне паливо, виділяючи більше диму та хімічних речовин у захоплену холодну повітряну масу та збільшуючи смугу смогу, яка зменшує сонячні промені енергія. Сильні події смогу в 1948 році в Донорі, штат Пенсільванія (США), і в 1952 році в Лондоні, Англія, були наслідком інверсії шарів підвищеної температури.
Інверсійні шари та морозний дощ
Коли інверсійний шар із підвищеною температурою перевищує температуру замерзання, а основна температура холодного повітря знаходиться на рівні або нижче температури замерзання, виникає морозний дощ.
Дощ випадає у вигляді рідини через відносно теплу повітряну масу інверсійного шару. Коли рідкий дощ потрапляє в холодну повітряну масу нижче інверсійного шару, краплі дощу замерзають, утворюючи морозний дощ.
Топографічні та інверсійні шари
Топографія відіграє важливу роль у розробці та утриманні шарів інверсії на місці. Холодне повітря з вищих раковин та басейнів у долинах та низьких районах, таких як узбережжя.
Холодне повітря охолоджує поверхню і відокремлює поверхню від більш теплого повітря. Навколишні хребти і пагорби захищають долини від вітрів, які можуть змішувати повітряні маси і порушувати схему інверсії.
Найбільша інверсія температури на Землі
Характери погоди трапляються в нижньому шарі атмосфери, тропосфері. Над тропосферою лежить стратосфера. У стратосфері енергія Сонця реагує з атмосферою, утворюючи глобальний озоновий шар.
Цей озоновий шар поглинає частину енергії Сонця, що призводить до глобального підвищеного інверсійного шару над тропосферою. Цей інверсійний шар допомагає утримувати тепло Землі в тропосфері.