Слои температурной инверсии, также называемые тепловыми инверсиями или просто инверсионными слоями, являются областями, где снижение температуры воздуха при увеличении высоты меняется на противоположное, и воздух над землей теплее воздуха под этим. Инверсионные слои могут происходить в любом месте от уровня земли до тысяч футов в атмосфера.
Инверсионные слои важны для метеорологии, потому что они блокируют атмосферный поток, который приводит к тому, что воздух над областью, испытывающей инверсию, становится стабильным. Это может привести к различным типам погодных условий.
Что еще более важно, области с сильным загрязнением подвержены нездоровому воздуху и увеличению количества смога. когда инверсия присутствует, потому что они улавливают загрязняющие вещества на уровне земли, а не циркулируют их прочь.
причины
Обычно температура воздуха снижается со скоростью 3,5 ° F на каждые 1000 футов (или примерно 6,4 ° C на каждый километр), когда вы поднимаетесь в атмосферу. Когда присутствует этот нормальный цикл, он считается нестабильной воздушной массой, и воздух постоянно течет между теплой и холодной областями. Воздух лучше смешивается и распространяется вокруг загрязняющих веществ.
Во время эпизода инверсии температура увеличивается с увеличением высоты. Теплый инверсионный слой затем действует как колпачок и останавливает атмосферное перемешивание. Вот почему инверсионные слои называются устойчивыми воздушными массами.
Температурные инверсии - результат других погодных условий в области. Чаще всего они возникают, когда теплая, менее плотная воздушная масса движется по плотной холодной воздушной массе.
Это может случиться, например, когда воздух у земли быстро теряет тепло в ясную ночь. Земля быстро охлаждается, а воздух над ней сохраняет тепло, которое земля держала в течение дня.
Температурные инверсии также происходят в некоторых прибрежных районах, потому что апвеллинг холодной воды может снизить температуру воздуха на поверхности, а масса холодного воздуха остается более теплой.
Топография также может играть роль в создании температурной инверсии, поскольку иногда она может привести к тому, что холодный воздух начнет течь из горных вершин в долины. Этот холодный воздух затем проталкивается под теплый воздух, поднимающийся из долины, создавая инверсию.
Кроме того, инверсии могут также образовываться в областях со значительным снежным покровом, потому что снег на уровне земли холодный, а его белый цвет отражает почти все поступающее тепло. Таким образом, воздух над снегом часто теплее, потому что он содержит отраженную энергию.
последствия
Некоторые из наиболее значительных последствий температурных инверсий - это экстремальные погодные условия, которые они могут иногда создавать. Одним из примеров является ледяной дождь.
Это явление развивается с инверсией температуры в холодной области, потому что снег тает, когда он движется через теплый инверсионный слой. Затем осадки продолжают падать и проходят через холодный слой воздуха у земли.
Когда он проходит через эту конечную массу холодного воздуха, он становится «переохлажденным» (охлажденным ниже нуля без становится твердым.) Переохлажденные капли превращаются в лед, когда они приземляются на предметы, такие как автомобили и деревья, и результат холодный дождь или ледяная буря.
интенсивный гроз и торнадо также связаны с инверсиями из-за интенсивной энергии, которая выделяется после инверсии, которая блокирует нормальные паттерны конвекции области.
смог
Хотя ледяные дожди, грозы и торнадо являются значительными погодными явлениями, одним из наиболее важных факторов, подверженных влиянию инверсионного слоя, является смог. Это коричневато-серый туман, который покрывает многие крупнейшие города мира и является результатом пыли, выхлопных газов автомобилей и промышленного производства.
На смог воздействует инверсионный слой, потому что он, по сути, перекрывается, когда масса теплого воздуха перемещается по области. Это происходит потому, что теплый слой воздуха расположен над городом и препятствует нормальному смешиванию более холодного и плотного воздуха.
Вместо этого воздух становится неподвижным, и со временем отсутствие перемешивания приводит к тому, что загрязняющие вещества попадают в ловушку при инверсии, образуя значительное количество смога.
Во время серьезных инверсий, которые длятся в течение долгих периодов, смог может охватывать целые метрополии и вызывать респираторные проблемы у жителей.
В декабре 1952 года такая инверсия произошла в Лондоне. Из-за холодной декабрьской погоды лондонцы начали сжигать больше угля, что увеличило загрязнение воздуха в городе. Так как инверсия присутствовала над городом, эти загрязнители оказались в ловушке и увеличили Лондон загрязнение воздуха. Результатом стало Великий смог 1952 года в этом виноваты тысячи смертей.
Как и Лондон, Мехико также испытывал проблемы со смогом, которые усугублялись наличием инверсионного слоя. Этот город печально известен своим плохим качеством воздуха, но эти условия ухудшаются, когда теплые субтропические системы высокого давления перемещаются по городу и задерживают воздух в долине Мексики.
Когда эти системы давления захватывают воздух долины, загрязняющие вещества также попадают в ловушку, и появляется интенсивный смог. С 2000 года правительство Мексики разработало план, направленный на сокращение выбросов озона и твердых частиц в атмосферу над городом.
Большой лондонский смог и подобные проблемы Мексики являются крайними примерами влияния смога на наличие инверсионного слоя. Это проблема во всем мире, и такие города, как Лос-Анджелес, Мумбаи, Сантьяго и Тегеран, часто испытывают сильный смог, когда над ними развивается слой инверсии.
Из-за этого многие из этих и других городов работают над уменьшением загрязнения воздуха. Чтобы максимально использовать эти изменения и уменьшить смог при наличии температурной инверсии, важно сначала понять все аспекты этого явления, что делает его важным компонентом изучения метеорологии, значительным подполем внутри географии.