Temperaturne inverzijske plasti, imenovane tudi toplotne inverzije ali samo inverzijski sloji, so področja, kjer je normalno padec temperature zraka z naraščajočo višino je obrnjen in zrak nad tlemi je toplejši od zraka pod njim. Inverzijski sloji se lahko pojavijo kjer koli od blizu tal do višine tisoč metrov vzdušje.
Inverzijski sloji so pomembni za meteorologijo, ker blokirajo atmosferski tok, zaradi česar zrak čez območje, ki doživlja inverzijo, postane stabilen. To lahko nato privede do različnih vrst vremenskih vzorcev.
Še pomembneje pa je, da so območja z velikim onesnaženjem nagnjena k nezdravemu zraku in povečanju smoga kadar je prisotna inverzija, ker onesnaževala lovijo na tleh, namesto da bi jih krožila proč.
Vzroki
Običajno se temperatura zraka zniža s hitrostjo 3,5 ° F na vsakih 1000 čevljev (ali približno 6,4 ° C na vsak kilometer), ki se povzpnete v ozračje. Ko je ta običajni cikel prisoten, velja za nestabilno zračno maso in zrak nenehno teče med toplimi in hladnimi območji. Zrak se bolje meša in širi okoli onesnaževal.
Med epizodo inverzije se temperature povečujejo z višanjem nadmorske višine. Topla inverzijska plast nato deluje kot kapa in ustavi atmosfersko mešanje. Zato inverzijske plasti imenujemo stabilne zračne mase.
Inverzija temperature je posledica drugih vremenskih razmer na območju. Najpogosteje se pojavijo, ko se topla, manj gosta zračna masa giblje čez gosto, hladno zračno maso.
To se lahko zgodi, na primer, ko zrak ob tleh hitro izgubi toploto. Tla se hitro ohladijo, medtem ko zrak nad seboj zadržuje toploto, ki jo je zemlja zadržala čez dan.
Temperaturne inverzije se pojavljajo tudi na nekaterih obalnih območjih, ker lahko pretok hladne vode zniža temperaturo površinskega zraka in masa hladnega zraka ostane pod toplejšimi.
Topografija ima lahko tudi vlogo pri ustvarjanju temperaturne inverzije, saj lahko včasih povzroči, da hladni zrak odteka z gorskih vrhov navzdol v doline. Ta hladni zrak nato potisne pod toplejši zrak, ki se dviga iz doline in ustvari inverzijo.
Poleg tega lahko nastanejo inverzije tudi na območjih s pomembno snežno odejo, saj je sneg na nivoju tal hladen, njegova bela barva pa odraža skoraj vso toploto, ki prihaja. Tako je zrak nad snegom pogosto toplejši, ker zadržuje odbito energijo.
Posledice
Nekatere najpomembnejše posledice temperaturne pretvorbe so ekstremne vremenske razmere, ki jih lahko včasih ustvarijo. En primer je ledeni dež.
Ta pojav se razvije s temperaturno inverzijo na hladnem območju, ker se sneg topi, ko se premika skozi toplo inverzijsko plast. Padavine nato še naprej padajo in prehajajo skozi hladno plast zraka v bližini tal.
Ko se premika skozi to končno hladno zračno maso, postane "super ohlajen" (ohlajen pod lediščem brez postanejo trdne.) Prehlajene kapljice nato postanejo led, ko pristanejo na predmetih, kot so avtomobili in drevesa rezultat je ledeni dež ali ledena nevihta.
Intenzivno nevihte in tornada so povezana tudi z inverzijami zaradi intenzivne energije, ki se sprosti po inverziji, blokira normalne konvekcijske vzorce območja.
Smog
Čeprav so dež, nevihte in tornada zamrznili pomembne vremenske pojave, je ena najpomembnejših stvari, na katero vpliva inverzijski sloj, smog. To je rjavkasto siva meglica, ki pokriva številna največja svetovna mesta in je posledica prahu, izpušnih plinov in industrijske proizvodnje.
Inverzijski sloj na dim vpliva na smog, ker je v bistvu zaprt, ko se masa toplega zraka premika po območju. To se zgodi, ker toplejša zračna plast sedi nad mestom in preprečuje normalno mešanje hladnejšega, gostejšega zraka.
Zrak namesto tega postane miren in sčasoma pomanjkanje mešanja povzroči, da se onesnaževala pod inverzijo ujamejo, pri čemer nastanejo velike količine smoga.
Med hudimi inverzijami, ki trajajo daljša obdobja, smog lahko pokrivajo celotna metropolitanska območja in povzročajo težave z dihali prebivalcev.
Decembra 1952 se je v Londonu zgodila takšna inverzija. Londončani so zaradi hladnega decembrskega vremena začeli kuriti več premoga, kar je povečalo onesnaženost zraka v mestu. Ker je bila nad mestom prisotna inverzija, so se ta onesnaževala ujela in povečala Londonu onesnaževanje zraka. Rezultat je bil Veliki smog iz leta 1952 za to so krivili tisoče smrti.
Tako kot London je tudi Mexico City imel težave s smogom, ki so se poslabšale zaradi inverzijske plasti. To mesto je zloglasno zaradi svoje slabe kakovosti zraka, vendar se ti pogoji še poslabšajo, ko se topli subtropski visokotlačni sistemi nad seboj preselijo in ujamejo zrak v Mehični dolini.
Ko ti tlačni sistemi lovijo zrak iz doline, se onesnaževala tudi ujamejo in nastane intenziven smog. Mehiška vlada je od leta 2000 razvila načrt za zmanjšanje ozona in delcev, ki se sproščajo v zrak nad mestom.
Podobni problemi londonskega Velikega smoga in Mehike so skrajni primeri, kako smog vpliva na plast inverzije. To je težava po vsem svetu in mesta, kot so Los Angeles, Mumbai, Santiago in Teheran, pogosto doživljajo intenziven smog, ko se nad njimi razvije plast inverzije.
Zaradi tega si mnoga od teh mest in druga prizadevajo za zmanjšanje onesnaženosti zraka. Da bi kar najbolje izkoristili te spremembe in zmanjšali smog ob temperaturni inverziji, je treba najprej razumeti vse vidike tega pojava, zaradi česar je pomemben sestavni del preučevanja meteorologije, ki je pomembno podpolje znotraj geografija.