 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( май 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это шаблонное сообщение ) |
В метеорологии инверсия , также известная как инверсия температуры , представляет собой отклонение от нормального изменения свойств атмосферы с высотой. Это почти всегда относится к инверсии теплового градиента . Обычно температура воздуха понижается с увеличением высоты. Во время инверсии более теплый воздух удерживается над более холодным воздухом; нормальный температурный профиль с высотой инвертируется. [2]
Инверсия улавливает загрязнения воздуха, такие как смог , близко к земле. Инверсия также может подавить конвекцию , действуя как «крышка». Если этот колпачок сломан по любой из нескольких причин, конвекция любой присутствующей влаги может перерасти в сильную грозу . Известно, что инверсия температуры может привести к ледяному дождю в холодном климате.
Нормальные атмосферные условия [ править ]
Обычно в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ) воздух у поверхности Земли теплее, чем воздух над ней, в основном потому, что атмосфера нагревается снизу, поскольку солнечное излучение нагревает поверхность Земли, которая, в свою очередь, нагревает слой атмосферу непосредственно над ней, например, за счет термиков ( конвективная теплопередача ). [3] Температура воздуха также снижается с увеличением высоты, потому что более высокий воздух имеет более низкое давление, а более низкое давление приводит к более низкой температуре, в соответствии с законом идеального газа и адиабатическим градиентом .
Причины [ править ]
При правильных условиях нормальный вертикальный градиент температуры инвертируется, так что воздух у поверхности Земли становится холоднее. Это может произойти, например, когда более теплая и менее плотная воздушная масса движется над более холодной и более плотной воздушной массой. Этот тип инверсии происходит вблизи теплых фронтов , а также в областях океанического апвеллинга, таких как побережье Калифорнии в Соединенных Штатах. При достаточной влажности в более прохладном слое туманобычно присутствует ниже инверсионного колпачка. Инверсия также возникает всякий раз, когда излучение с поверхности Земли превышает количество излучения, полученного от Солнца, что обычно происходит ночью или зимой, когда угол наклона Солнца к небу очень низок. Этот эффект практически ограничен регионами суши, поскольку океан сохраняет тепло намного дольше. Зимой в полярных регионах инверсии почти всегда присутствуют над сушей.
Более теплая воздушная масса, движущаяся по более холодной, может «отключить» любую конвекцию, которая может присутствовать в более холодной воздушной массе. Это известно как инверсия укупорки . Однако, если этот колпачок сломан, либо из-за чрезмерной конвекции, преодолевающей заглушку, либо из-за подъемного эффекта фронта или горного хребта, внезапное высвобождение сжатой конвективной энергии - например, лопнувший воздушный шар - может привести к серьезным последствиям. грозы. Такие инверсии перекрытия обычно предшествуют развитию торнадо на Среднем Западе США . В этом случае «более холодный» слой на самом деле довольно теплый, но все же более плотный и обычно более холодный, чем нижняя часть покрывающего его инверсионного слоя.
Инверсия проседания [ править ]
На высоте может развиться инверсия в результате того, что воздух постепенно опускается на большую площадь и нагревается за счет адиабатического сжатия, обычно связанного с субтропическими областями высокого давления . [4] В результате над океаном может развиться устойчивый морской слой . Однако по мере того, как этот слой движется над все более теплой водой, турбулентность в морском слое может постепенно поднимать инверсионный слой на более высокие высоты и в конечном итоге даже пробивать его, вызывая грозы и, при определенных обстоятельствах, тропические циклоны . Скопившиеся под инверсией смог и пыль быстро окрашивают небо в красноватый цвет, что хорошо видно в солнечные дни.
Атмосферные последствия [ править ]
Температурные инверсии предотвращают атмосферную конвекцию (которая обычно присутствует) в пораженной зоне и может привести к высоким концентрациям атмосферных загрязнителей. Города особенно страдают от воздействия температурных инверсий, поскольку они производят больше атмосферных загрязнителей и имеют более высокие тепловые массы, чем сельские районы, что приводит к более частым инверсиям с более высокими концентрациями загрязнителей. Эффект еще более выражен, когда город окружен холмами или горами, поскольку они создают дополнительный барьер для циркуляции воздуха. Во время тяжелой инверсии захваченные загрязнители воздуха образуют коричневую дымку, которая может вызвать проблемы с дыханием. Великий Смог 1952 года в Лондоне, Англия, является одним из самых серьезных примеров такой инверсии. Его обвинили в примерно от 11000 до 12000 смертей.
Иногда инверсионный слой находится на достаточно большой высоте, поэтому кучевые облака могут конденсироваться, но могут распространяться только под инверсионным слоем. Это уменьшает количество солнечного света, достигающего земли, и предотвращает образование новых термиков . Когда облака рассеиваются, солнечная погода заменяет облачность в цикле, который может происходить чаще, чем один раз в день.
Распространение волн [ править ]
Свет [ править ]
По мере увеличения температуры воздуха показатель преломления воздуха уменьшается, побочный эффект - более горячий воздух становится менее плотным. Обычно это приводит к тому, что удаленные объекты укорачиваются по вертикали, эффект, который легко увидеть на закате, когда солнце видно в виде овала. В инверсии нормальный паттерн меняется на противоположный, и удаленные объекты вместо этого вытягиваются или кажутся выше горизонта, что приводит к явлению, известному как Фата Моргана или мираж .
Инверсия может усиливать так называемую « зеленую вспышку » - явление, происходящее на восходе или закате, обычно видимое в течение нескольких секунд, при котором зеленый свет солнца изолирован из-за рассеивания. Более короткая длина волны преломляется больше всего, поэтому это первый или последний свет от верхнего края солнечного диска, который можно увидеть. [ необходима цитата ]
Радиоволны [ править ]
Радиоволны очень высокой частоты могут быть преломлены с помощью инверсии, что позволяет слышать FM-радио или смотреть низкополосные телевизионные передачи на УКВ с больших расстояний в туманные ночи. Сигнал , который обычно преломляется вверх и прочь в космос, вместо этого преломляется вниз по направлению к земле с помощью пограничного слоя температура инверсии. Это явление называется тропосферным воздуховодом . Вдоль береговых линий осенью и весной из-за одновременного присутствия нескольких станций из-за уменьшения потерь при распространении многие FM-радиостанции страдают от серьезного ухудшения качества сигнала, нарушающего прием. В более высоких частотах, таких как микроволнытакое преломление вызывает многолучевое распространение и замирание .
Звук [ править ]
Когда присутствует инверсионный слой, если звук или взрыв происходит на уровне земли, звуковая волна преломляется градиентом температуры (который влияет на скорость звука) и возвращается к земле. Таким образом, звук распространяется намного лучше, чем обычно. Это заметно в районах вокруг аэропортов, где звук взлета и посадки самолета часто можно услышать на рассвете на большем расстоянии, чем в другое время дня, и инверсионный гром, который значительно громче и распространяется дальше, чем когда он создается молнией. удары в нормальных условиях. [5]
Ударные волны [ править ]
Ударная волна от взрыва может быть отражена инверсионным слоем во многом таким же образом , как он отскакивает от земли в воздушном-пакете и может привести к дополнительному повреждению в результате. Это явление привело к гибели двух человек в ходе советского ядерного испытания РДС-37, когда обрушилось здание. [6] [7]
См. Также [ править ]
- Указатель статей по метеорологии
Ссылки [ править ]
- ^ Дым Заполненный каньоны, штат Аризона
- ^ Служба национальной погоды NOAA. «Глоссарий - Национальная метеорологическая служба NOAA» . w1.weather.gov . Проверено 19 января 2017 года .
- ^ Нэйгл, Garrett, и Пол Guinness. Кембриджский международный уровень A и AS. Hodder Education, 2011. 41. Печать.
- ^ Уоллес и Хоббс (2006) Наука об атмосфере: вводный обзор
- ^ Дин А. Поллет и Майкл М. Кордич, Руководство пользователя системы прогнозирования интенсивности звука (SIPS), установленной в Военно-морском подразделении по обезвреживанию взрывоопасных предметов (Naveodtechdiv) . Системный отдел Февраль 2000 г. dtic.mil
- ^ Джонстон, Wm. Роберт. «Ядерное испытание РДС-37, 1955 год» . Проверено 11 апреля 2014 года .
- ^ "РДС-37: Советская водородная бомба" . Проверено 26 декабря 2015 года .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с метеорологической инверсией . |
- Словарь определения температурной инверсии в Викисловаре
