Inhalt
- Was ist eine Temperaturumkehrung?
- Konvektionszellzirkulation
- Hochdrucksysteme und Inversionswetter
- Inversionsschichten und Gefrierender Regen
- Topographie- und Inversionsschichten
- Earths Biggest Temperature Inversion
Die Auswirkungen von Temperaturumkehrungen in der Atmosphäre reichen von mild bis extrem. Inversionsbedingungen können interessante Wettermuster wie Nebel oder Gefrierregen verursachen oder tödliche Smogkonzentrationen verursachen.
Die größte Temperaturinversionsschicht der Atmosphäre stabilisiert die Troposphäre der Erde.
Was ist eine Temperaturumkehrung?
Normalerweise nimmt die atmosphärische Temperatur mit zunehmender Höhe ab. Energie von der Sonne erwärmt die Erdoberfläche und diese Wärme überträgt sich in Kontakt mit der Erde auf die Atmosphäre. Die Wärmeenergie bewegt sich in der Luftsäule nach oben, breitet sich jedoch mit zunehmender Höhe aus und die Atmosphäre wird dünner.
Meteorologen, Wissenschaftler, die das Wetter untersuchen, definieren Inversion als "eine Schicht der Atmosphäre, in der die Lufttemperatur mit der Höhe steigt". Dies gilt sowohl auf der Oberfläche als auch über der Oberfläche.
Die Inversionsdefinition erklärt auch, dass, wenn die Basis der Inversionsschicht auf der Oberfläche liegt, die Inversion eine oberflächenbasierte Temperaturinversion genannt wird. Wenn sich die Basis der Inversionsschicht über der Oberfläche befindet, wird die Inversionsschicht als Inversion bei erhöhter Temperatur bezeichnet.
Konvektionszellzirkulation
An klaren, ruhigen Morgenstunden erwärmt die Sonnenenergie allmählich die Oberfläche. Die erwärmte Oberfläche erwärmt die Luft in direktem Kontakt. Die wärmere, weniger dichte Luft steigt auf und dichtere kalte Luft sinkt an ihren Platz. Die kältere Luft erwärmt sich und steigt auf, wobei die kältere Luft auf den Boden sinkt und erwärmt wird. Wenn die Sonne aufgeht, entwickelt sich das zyklische auf- und absteigende Luftmuster, Konvektionszellen genannt.
B. Bodentemperatur Ohne Wind die Luft zu rühren, bleibt die kältere Luft an der Oberfläche.
Ohne Wolken entweicht die Oberflächenwärme schneller. Je länger die Nacht ist, desto kälter wird die Oberfläche. Wenn die Oberflächentemperatur unter den Taupunkt fällt (die Temperatur, auf die die Luft abgekühlt werden muss, um die Sättigung zu erreichen), kann sich Bodennebel bilden.
Wenn sich die Oberflächenluft abkühlt und die Luft darüber wärmer bleibt, bildet sich die oberflächenbasierte Temperaturinversion. Je größer der Temperaturunterschied ist, desto stärker ist die Inversion. Im Winter bilden sich stärkere Oberflächeninversionen, weil die Nächte länger sind. Wenn die Wetterbedingungen gleich bleiben, bricht die oberflächenbasierte Temperaturinversion zusammen, wenn die Sonne aufgeht und die Oberfläche wieder erwärmt.
Hochdrucksysteme und Inversionswetter
Wenn jedoch ein Hochdrucksystem einfährt, kann die Inversion mehrere Tage (und Nächte) an Ort und Stelle bleiben. Wenn die Schicht aus kälterer Luft dicker wird, wird die Inversion zu einer erhöhten Inversionsschicht. Die unter der Inversion eingeschlossene Luft enthält die Feuchtigkeit, den Rauch und die Schadstoffe, die in die Luftmasse freigesetzt werden. Die Luftqualität unter einer Inversionsschicht verschlechtert sich, wenn sich die Schadstoffe ansammeln.
Während sich Rauch und Chemikalien mit Wasserdampf vermischen, bildet sich Smog. Der Smog-Dunst reduziert die Sonnenenergie und der Boden gewinnt nicht so viel Energie. Die Oberfläche und die Luftmasse zwischen Oberfläche und Inversionsschicht bleiben kalt und können noch kälter werden.
Ein Teufelskreis kann entstehen, wenn Menschen mehr Wärme verbrauchen, sei es aus Kaminen oder Kraftwerken, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden. Dadurch werden mehr Rauch und Chemikalien in die eingeschlossene kalte Luftmasse freigesetzt und der Smog-Dunst erhöht, der die Sonnenenergie reduziert. Schwere Smogereignisse im Jahr 1948 in Donora, Pennsylvania (USA) und im Jahr 1952 in London, England, resultierten aus Inversionsschichten mit erhöhter Temperatur.
Inversionsschichten und Gefrierender Regen
Wenn die Inversionsschicht mit erhöhter Temperatur über der Gefriertemperatur liegt und die darunter liegende Kaltlufttemperatur bei oder unter der Gefriertemperatur liegt, tritt Gefrierregen auf.
Regen fällt als Flüssigkeit durch die relativ wärmere Luftmasse der Inversionsschicht. Wenn der flüssige Regen in die kältere Luftmasse unterhalb der Inversionsschicht eintritt, gefrieren die Regentropfen unter Bildung von Gefrierregen.
Topographie- und Inversionsschichten
Die Topographie spielt eine wichtige Rolle beim Entwickeln und Festhalten von Inversionsschichten. Kalte Luft aus höheren Lagen sinkt und sammelt sich in Tälern und niedrigen Gebieten wie Küsten.
Die kalte Luft kühlt die Oberfläche und trennt die Oberfläche von der wärmeren Luft. Die umliegenden Grate und Hügel schützen die Täler vor Winden, die die Luftmassen vermischen und das Inversionsmuster stören könnten.
Earths Biggest Temperature Inversion
Wettermuster treten in der unteren Schicht der Atmosphäre, der Troposphäre, auf. Oberhalb der Troposphäre liegt die Stratosphäre. In der Stratosphäre reagiert die Sonnenenergie mit der Atmosphäre und bildet eine globale Ozonschicht.
Diese Ozonschicht absorbiert einen Teil der Sonnenenergie, was zu einer globalen Schicht mit erhöhter Inversion über der Troposphäre führt. Diese Inversionsschicht trägt dazu bei, die Erdoberflächenwärme in der Troposphäre zu halten.