Vrstvy inverze teploty, nazývané také tepelné inverze nebo jen inverzní vrstvy, jsou oblasti, kde je normální pokles teploty vzduchu s rostoucí nadmořskou výškou je obrácen a vzduch nad zemí je teplejší než vzduch pod tím. Inverzní vrstvy se mohou vyskytovat kdekoli od úrovně země až po tisíce stop do země atmosféra.
Inverzní vrstvy jsou významné pro meteorologii, protože blokují atmosférický tok, který způsobuje, že vzduch nad oblastí, kde dochází k inverzi, se stává stabilní. To může mít za následek různé typy vzorců počasí.
Ještě důležitější však je, že oblasti se silným znečištěním jsou náchylné ke škodlivému vzduchu a nárůstu smogu když je přítomna inverze, protože zachycují znečišťující látky na úrovni země místo jejich cirkulace pryč.
Příčiny
Normálně se teplota vzduchu sníží rychlostí 3,5 ° F na každých 1 000 stop (nebo zhruba 6,4 ° C na každý kilometr), který vylezete do atmosféry. Je-li tento normální cyklus přítomen, považuje se za nestabilní vzduchovou hmotu a vzduch neustále proudí mezi teplými a chladnými oblastmi. Vzduch je lépe schopen míchat a šířit se kolem znečišťujících látek.
Během inverzní epizody se teploty zvyšují s rostoucí nadmořskou výškou. Teplá inverzní vrstva pak působí jako uzávěr a zastavuje atmosférické míchání. To je důvod, proč se inverzní vrstvy nazývají stabilní vzdušné hmoty.
Teplotní inverze jsou výsledkem jiných povětrnostních podmínek v oblasti. Vyskytují se nejčastěji, když se teplá, méně hustá vzduchová hmota pohybuje nad hustou, studenou vzduchovou hmotou.
To se může stát například tehdy, když vzduch v blízkosti země za jasné noci rychle ztratí své teplo. Země se rychle ochladí, zatímco vzduch nad ní udržuje teplo, které země během dne udržovala.
K teplotním inverzím dochází také v některých pobřežních oblastech, protože vychladnutí studené vody může snížit teplotu povrchového vzduchu a množství studeného vzduchu zůstává pod teplejšími.
Topografie může také hrát roli při vytváření teplotní inverze, protože to může někdy způsobit, že studený vzduch proudí z vrcholků hor dolů do údolí. Tento studený vzduch pak tlačí pod teplejší vzduch stoupající z údolí a vytváří inverzi.
Kromě toho se mohou inverze vytvářet také v oblastech s výraznou sněhovou pokrývkou, protože sníh v zemi je studený a jeho bílá barva odráží téměř veškeré teplo přicházející. Vzduch nad sněhem je tedy často teplejší, protože drží odrazenou energii.
Důsledky
Mezi nejvýznamnější důsledky teplotních inverzí patří extrémní povětrnostní podmínky, které mohou někdy vytvořit. Jedním příkladem je mrazivý déšť.
Tento jev se vyvíjí s teplotní inverzí v chladné oblasti, protože sníh taje, když se pohybuje přes teplou inverzní vrstvu. Srážky pak nadále klesají a procházejí studenou vrstvou vzduchu poblíž země.
Když se pohybuje touto konečnou hmotou studeného vzduchu, stává se „velmi chlazeným“ (bez chlazení pod bodem mrazu) když se dostanou na předměty, jako jsou auta a stromy a výsledek je mrazivý déšť nebo ledová bouře.
Intenzivní bouřky a tornáda jsou také spojena s inverzemi kvůli intenzivní energii, která se uvolňuje po inverzi blokující normální konvekční vzorce oblasti.
Smog
Ačkoli mrazivý déšť, bouřky a tornáda jsou významné povětrnostní události, jednou z nejdůležitějších věcí ovlivněných inverzní vrstvou je smog. Jedná se o hnědo-šedý opar, který pokrývá mnoho z největších měst na světě a je výsledkem prachu, automatického výfukového plynu a průmyslové výroby.
Smog je ovlivňován inverzní vrstvou, protože je v podstatě omezen, když se teplá vzduchová hmota pohybuje po oblasti. To se děje proto, že teplejší vzduchová vrstva sedí nad městem a brání normálnímu míchání chladnějšího a hustšího vzduchu.
Vzduch se místo toho stává nehybným a postupem času způsobuje nedostatečné míšení znečišťující látky, které se zachytí při inverzi, čímž se vyvine značné množství smogu.
Během těžkých inverzí, které trvají dlouhou dobu, smog může pokrýt celé metropolitní oblasti a způsobit obyvatelům dýchací potíže.
V prosinci 1952 k takové inverzi došlo v Londýně. Vzhledem k chladnému prosincovému počasí začali Londoners spalovat více uhlí, což ve městě zvyšovalo znečištění ovzduší. Vzhledem k tomu, že inverze byla přítomna ve městě, tyto znečišťující látky se zachytily a zvýšily londýnské znečištění ovzduší. Výsledkem bylo Velký Smog z roku 1952 to bylo obviňováno z tisíců smrtí.
Stejně jako v Londýně, i v Mexico City došlo k problémům se smogem, které byly zhoršeny přítomností inverzní vrstvy. Toto město je proslulé svou špatnou kvalitou ovzduší, ale tyto podmínky se zhoršují, když se horké subtropické vysokotlaké systémy pohybují městem a zachycují vzduch v údolí Mexika.
Když tyto tlakové systémy zachycují vzduch v údolí, jsou také zachyceny znečišťující látky a vyvíjí se intenzivní smog. Od roku 2000 mexická vláda vytvořila plán zaměřený na snížení množství ozonu a částic vypouštěných do ovzduší nad městem.
Londýnský velký smog a podobné problémy v Mexiku jsou extrémními příklady smogu zasaženého přítomností inverzní vrstvy. To je však problém na celém světě a města jako Los Angeles, Bombaj, Santiago a Teherán často zažívají intenzivní smog, když se nad nimi vyvíjí inverzní vrstva.
Z tohoto důvodu mnoho z těchto měst a další pracují na snížení znečištění ovzduší. Chcete-li tyto změny co nejlépe využít a omezit smog v přítomnosti teplotní inverze, je třeba nejprve porozumět všechny aspekty tohoto jevu, což z něj dělá důležitou součást studia meteorologie, významné podpole uvnitř zeměpis.