Sisu
- Mis on temperatuuri inversioon?
- Konvektsioonraku ringlus
- Kõrgrõhusüsteemid ja ümberpööratud ilm
- Inversioonikihid ja külm vihm
- Topograafia ja inversioonikihid
- Maakera temperatuuride suurim inversioon
Temperatuuri muutuste mõju atmosfääris on kerge kuni ekstreemne. Inversioonitingimused võivad põhjustada huvitavaid ilmastikumustreid nagu udu või külm vihm või põhjustada surmavat sudu kontsentratsiooni.
Atmosfääri suurim temperatuuri inversioonikiht stabiliseerib Maa troposfääri.
Mis on temperatuuri inversioon?
Tavaliselt väheneb õhutemperatuur kõrguse suurenemisel. Päikesest saadav energia soojendab Maa pinda ja soojus kandub Maaga kokkupuutel atmosfääri. Soojusenergia liigub õhukolonnis ülespoole, kuid hajub kõrguse tõustes ja atmosfääri hõrenedes laiali.
Ilmastikku uurivad meteoroloogid määratlevad inversiooni "atmosfääri kihina, milles õhutemperatuur tõuseb kõrgusega". See kehtib nii pinnal kui ka pinna kohal kõrgusel.
Inversiooni määratlus selgitab ka seda, et kui inversioonikihi alus asub pinnal, nimetatakse inversiooni pinnapõhiseks temperatuuri inversiooniks. Kui inversioonikihi alus on pinna kohal, siis nimetatakse inversioonikihti kõrgendatud temperatuuriga inversiooniks.
Konvektsioonraku ringlus
Selgetel rahulikel hommikutel soojendab Päikese energia järk-järgult pinda. Soojendatud pind soojendab õhku otseses kontaktis. Soojem, vähem tihe õhk tõuseb ja tihedam külm õhk vajub oma kohale. Külmem õhk soojeneb ja tõuseb, jahedam õhk vajub omakorda maapinnale, mida tuleb omakorda soojendada. Päikese tõustes areneb tsükliline tõusva ja langeva õhu muster, mida nimetatakse konvektsioonielementideks.
Maapinna temperatuurina Ilma tuuleta õhu segamiseks püsib külmem õhk pinnal.
Ilma pilvedeta väljub pinnasoojus kiiremini. Mida pikem öö, seda külmemaks muutub pind. Kui pinnatemperatuur langeb alla kastepunkti (temperatuur, milleni õhku tuleb küllastumise saavutamiseks jahutada), võib tekkida maapinna udu.
Kuna pinnaõhk jahtub ja õhk jääb soojemaks, moodustub pinnapõhine temperatuuri inversioon. Mida suurem on temperatuuride erinevus, seda tugevam on inversioon. Tugevamad pinna pöörded tekivad talvel, sest ööd on pikemad. Kui ilmastikuolud jäävad samaks, laguneb Päikese tõustes pinnapõhine temperatuuride inversioon ja soojendab pinda uuesti.
Kõrgrõhusüsteemid ja ümberpööratud ilm
Kui aga sisse liigub kõrgrõhusüsteem, võib inversioon paigal püsida mitu päeva (ja ööd). Kuna külmema õhu kiht muutub paksemaks, muutub inversioon kõrgemaks inversioonikihiks. Inversiooni alla lõksus olev õhk sisaldab õhumassi eralduvat niiskust, suitsu ja saasteaineid. Inversioonikihi all olev õhukvaliteet halveneb saasteainete kogunemisel.
Kui suits ja kemikaalid segunevad veeauruga, moodustub sudu. Sudu ähm vähendab Päikese energiat ja maapind ei võta sama palju energiat. Pind ja õhumass pinna ja inversioonikihi vahel püsivad külmad ja võivad muutuda veelgi külmemaks.
Nõiaring võib areneda, kui inimesed tarbivad rohkem soojust, olgu siis kaminatest või fossiilkütuseid põletavatest elektrijaamadest, eraldades lõksu jäänud külma õhumassi rohkem suitsu ja kemikaale ning suurendades Päikese energiat vähendavat sudu. Tõsised sudusündmused 1948. aastal Pennsylvania osariigis (USA) Donoras ja 1952. aastal Inglismaal Londonis põhjustasid kõrge temperatuuri inversioonikihti.
Inversioonikihid ja külm vihm
Kui kõrgendatud temperatuuriga inversioonikiht on külmumistemperatuurist kõrgem ja selle aluseks olev külma õhu temperatuur on külmumistemperatuuril või sellest madalam, tekib külm vihm.
Vihm langeb vedelikuna läbi ümberpööratud kihi suhteliselt soojema õhumassi. Kui vedel vihm siseneb inversioonikihi alla jahedamasse õhumassi, siis vihmapiisad külmuvad, moodustades külmetava vihma.
Topograafia ja inversioonikihid
Topograafial on oluline roll inversioonikihtide kujundamisel ja hoidmisel. Külma õhk kõrgema kõrgusega valamutest ja basseinidest orgudes ja madalates piirkondades, näiteks rannajoontes.
Külm õhk jahutab pinda ja eraldab selle pinna soojemast õhust. Ümbritsevad servad ja mäed kaitsevad orusid tuulte eest, mis võivad õhumasse segada ja ümberpööramismustrit häirida.
Maakera temperatuuride suurim inversioon
Ilmastikumudelid esinevad atmosfääri põhjas, troposfääris. Troposfääri kohal asub stratosfäär. Stratosfääris reageerib Päikese energia atmosfääriga, moodustades globaalse osoonikihi.
See osoonikiht neelab osa Päikese energiast, mille tulemuseks on troposfääri kohal ülemaailmne kõrgendatud inversioonikiht. See inversioonikiht aitab hoida Maa pinna soojust troposfääris.