Инверсии температуры. Изменение температуры с высотой. Заморозки Температурные инверсии над городами

Температурный градиент атмосферы может изменяться в широких пределах. В среднем он равен 0,6°/100 м. Но в тропической пустыне вблизи поверхности земли он может достигать 20°/100 м. При температурной инверсии температура с высотой увеличивается и температурный градиент становится отрицательным, т. е. может быть равен, например, -0,6°/100 м. Если температура воздуха одинакова на всех высотах, то температурный градиент равен нулю. В этом случае говорят, что атмосфера изотермична.[ ...]

Температурные инверсии определяют во многих горных системах континентальных областей обратное расположение вертикальных почвенных зон. Так, в Восточной Сибири у подножия и в нижних частях склонов некоторых гор располагаются инверсионные тундры, далее идут горные таежные леса и выше снова горные тундры. Инверсионные тундры охлаждаются только в определенные сезоны, а в остальное время года они значительно теплее «верхних» тундр и используются в земледелии.[ ...]

Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-400 м от поверхности Земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более четырех тысяч человек, до десяти тысяч человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию - сокращение выбросов загрязняющих веществ.[ ...]

С температурными инверсиями связаны случаи массовых отравлений населения в периоды токсических туманов (долина р. Мане в Бельгии, не- ■¿однократно в Лондоне, Лос-Анджелесе и др.).[ ...]

Иногда температурные ¡инверсии распространяются на большие площади земной (поверхности. Область их распространения ¡обычно совпадает с областью распространения антициклонов, ¡которые возникают ¡в зонах высоких ¡барометрических (Давлений.[ ...]

Синоним: температурная инверсия. ИНВЕРСИЯ ТРЕНИЯ. См. турбулентная инверсия.[ ...]

Под влиянием холодных зим и температурных инверсий почвы зимой глубоко промерзают, весной - медленно прогреваются. По этой причине слабо протекают микробиологические процессы, и несмотря на высокое содержание гумуса в почве, необходимо внесение повышенных норм органических удобрений (навоза, торфа и компостов) и легкодоступных растениям минеральных удобрений.[ ...]

Возможны два других типа локальных инверсий. Одна из них связана с морским бризом, упомянутым выше. Нагревание воздуха в утренние часы над сушей приводит к потоку более холодного воздуха по направлению к суше от океана или достаточно большого озера. В результате более теплый воздух поднимается вверх, а холодный занимает его место, создавая инверсионные условия. Инверсионные условия создаются также при прохождении теплого фронта над большим континентальным участком суши. Теплый фронт часто имеет тенденцию «подминать под себя» более плотный и более холодный воздух, расположенный перед ним, создавая таким образом локальную температурную инверсию. Прохождение холодного фронта, перед которым расположена область теплого воздуха, приводит к такой же ситуации.[ ...]

К таким же последствиям может привести температурная инверсия, связанная с вертикальными перемещениями воздуха.[ ...]

Веерообразная форма струн возникает при температурной инверсии. Ее форма напоминает извивающуюся реку, которая постепенно расширяется с удалением от трубы.[ ...]

В небольшом американском городе Доноре такая температурная инверсия вызвала заболевания около 6000 человек (42,7% от всего населения), причем у некоторых (10%) проявились симптомы, свидетельствующие о необходимости госпитализации этих людей. Иногда последствия длительной температурной инверсии можно сравнить с эпидемией: в Лондоне во время одной из таких длительных инверсий умерли 4000 человек.[ ...]

Веерообразная струя (рис. 3.2, в, г) образуется при температурной инверсии или при температурном градиенте, близком к изотермическому, что характеризует очень слабое вертикальное перемешивание. Образованию веерообразной струи благоприятствуют слабые ветры, чистое небо и снежный покров. Такая струя наиболее часто наблюдается в ночное время.[ ...]

При неблагоприятных метеорологических ситуациях, таких как температурная инверсия, повышенная влажность воздуха и атмосферные осадки, накопление загрязнения может происходить особенно интенсивно. Обычно в приземном слое температура воздуха уменьшается с высотой, при этом происходит вертикальное перемешивание атмосферы, уменьшающее концентрацию загрязнения в приземном слое. Однако при некоторых метеорологических условиях (например при интенсивном охлаждении поверхности земли в ночное время) происходит так называемая температурная инверсия, т. е. изменение хода температуры в приземном слое на обратный- с увеличением высоты температура увеличивается. Обычно такое состояние сохраняется короткое время, однако в ряде случаев температурная инверсия может наблюдаться в течение нескольких дней. При температурной инверсии воздух вблизи от поверхности земли оказывается как бы заключенным в ограниченный объем, и могут возникать весьма высокие концентрации загрязнения вблизи земной поверхности, способствующие повышенному загрязнению изоляторов .[ ...]

Бурназян А. И. и др. Загрязнение приземного слоя атмосферы при температурных инверсиях.[ ...]

ГОРИЗОНТ ПЫЛИ. Верхняя граница слоя пыли (или дыма), лежащего под температурной инверсией. При наблюдении с высоты создается впечатление горизонта.[ ...]

При некоторых неблагоприятных метеорологических условиях (слабый ветер, температурная инверсия) выброс вредных веществ в атмосферу приводит к массовым отравлениям. Примером массовых отравлений населения являются катастрофы в долине реки Маас (Бельгия, 1930 г.), в г. Доноре (штат Пенсильвания, США, 1948 г.). В Лондоне массовые отравления населения во время катастрофического загрязнения атмосферы наблюдались неоднократно - в 1948, 1952, 1956, 1957, 1962 гг.; в результате этих событий погибло несколько тысяч человек, многие получили тяжелые отравления.[ ...]

В районах с антициклональным характером погоды и при наличии значительных инверсий максимальное накопление примесей наблюдается в долинах и котловинах в зоне «озер холода», т. е. на уровне 200-300 м от их дна, поэтому при формировании функционально-планировочной структуры поселения города необходимо помимо розы ветров учитывать розу температурных инверсий и их длительности. Зону населенного пункта размещают на склонах выше «озер холода», а промышленную зону - ниже по рельефу по отношению к селитьбе; улицы и открытые торговые пространства ориентируют в направлении господствующих ветров для усиления проветривания. При формировании промышленной зоны у подножий холмов и гор планировочными методами организуют пропуск стекающих в понижения холодных масс воздуха, используя защитные зоны, улицы, проезды и т. п.[ ...]

В котловинах городов (например, Лос-Анджелес, Кемерово, Алма-Ата, Ереван) наблюдается температурная инверсия, в результате чего не происходит естественного перемешивания масс воздуха, и в нем аккумулируются вредные вещества. Проблема фотохимического смога существует и в других крупных городах, где преобладает солнечная погода (Токио, Сидней, Мехико, Буэнос-Айрес и др.).[ ...]

Старожилы Нью-Йорка хорошо знают, что такое отравленный воздух. В 1935 г. за несколько суток температурной инверсии погибло более 200 человек, в 1963 г. - более 400, а в 1966 г. - около 200 человек.[ ...]

Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возникает летом также при отсутствии ветра и температурной инверсии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводороды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов автомобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители - фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, альдегидов и т.д.[ ...]

Продукты неполного сгорания топлива, вступающие в реакцию с находящимся в воздухе туманом в периоды температурной инверсии, являются причиной образования смога, который в прошлом уносил много человеческих жизней.[ ...]

Острое действие атмосферных загрязнений провоцируется резким изменением погодных условий на данной территории (температурная инверсия, штиль, туман, сильный устойчивый ветер со стороны промышленной зоны), а также авариями на промышленных предприятиях города или на очистных сооружениях, в результате которых концентрация загрязнений в атмосферном воздухе жилых районов значительно возрастает, превышая допустимые уровни нередко в десятки раз. Особенно тяжелая ситуация возникает в случаях,’ когда оба этих события происходят одновременно.[ ...]

В ряде городов атмосферные выбросы столь значительны, что при неблагоприятной для самоочищения атмосферы погоде (безветрие, температурная инверсия, при которой дым стелется к земле, антициклональная погода с туманом) концентрация загрязнений в приземном воздухе достигает критической величины, при которой наблюдается остро выраженная реакция организма на вредные атмосферные выбросы. При этом различают две ситуации (густой туман, смешанный с дымом) лондонского типа и фотохимический туман (лос-анджелесский).[ ...]

Лондонский тип; смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия).[ ...]

Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300-400 м) вместо обычного понижения.[ ...]

Загрязнение атмосферного воздуха отрицательно сказывается на здоровье населения и санитарных условиях жизни. При безветрии, туманах и температурных инверсиях, когда затрудняется рассеивание выбросов, в воздухе возрастает концентрация примесей, особенно сернистого ангидрида и фотооксидантов, что оказывает острое воздействие на людей, вызывая слезотечение, конъюнктивиты, кашель, бронхиты, а также обострение болезней, хронические обструктивные болезни легких, сердечно-сосудистые заболевания.[ ...]

Накопление продуктов фотохимических реакций в атмосферном воздухе в результате неблагоприятных метеорологических условий (отсутствие ветра, температурные инверсии) приводит к ситуации, называемой фотохимическим смогом, или смогом лос-анжелесского типа. Основными симптомами такого смога являются раздражение слизистых оболочек глаз и носоглотки у человека, снижение видимости, характерный неприятный запах, а также гибель растительности и порча резиновых изделий. При этом значительно повышается окислительная способность воздуха вследствие присутствия в нем окислителей, в первую очередь озона и некоторых других.[ ...]

Особенно неблагоприятны для рассеивания вредных веществ в воздухе местности с преобладанием слабых ветров или штилей. В этих условиях возникают температурные инверсии, при которых наблюдается избыточное накопление вредных веществ в атмосфере. Примером такого неблагоприятного расположения является Лос-Анджелес, зажатый между горным хребтом, который ослабляет ветер и мешает оттоку загрязненного городского воздуха, и Тихим океаном. В этом городе температурные инверсии случаются в среднем 270 раз в год, причем 60 из них сопровождаются очень высокими концентрациями вредных веществ в воздухе .[ ...]

Здесь потребляется в расчете на душу населения значительно большее, чем где-либо, количество нефтяных продуктов, включая автомобильный бензин. В то же время совсем или почти не употребляется уголь. Воздух загрязнен главным образом углеводородами и другими продуктами сгорания нефти, а также продуктами сжигания бытового и садового мусора частными домовладельцами. В последнее время предпринимаются меры для централизованного сбора и.удаления бытовых отбросов. Законодательство запрещает выброс в атмосферу дыма густотой в 2 и более единицы по шкале Рингельмана более 3 минут в час. Соединения серы могут выбрасываться в атмосферу в концентрациях, не превышающих 0,2% по объему. Такое ограничение выбросов не является слишком жестким, ибо вполне допускает использование на электростанциях нефти с содержанием серы 3%. Что касается выброса пыли, то постановление этого округа предусматривает: шкалу, которая изменяется в зависимости от общего количества потребляемого топлива. Максимальный выброс не должен превышать 18 кг в час. Такое ограничение было бы практически неосуществимо во многих районах, но в округе Лос-Анжелос уголь почти не употребляется и имеется несколько предприятий, выбрасывающих в атмосферу большие количества пыли.[ ...]

Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии (отклонение от адиабатности). Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии - повторяемость нижней границы.[ ...]

В Советском Союзе также отмечен случай отравления населения промышленного города сернистым ангидридом в зимнее время в результате образования мощного слоя температурной инверсии у земли, что способствовало прижатию к земле струи дымовых газов.[ ...]

Необходимо избегать строительства предприятий со значительными выбросами вредных веществ на площадках, где может происходить длительный застой примеси при сочетании слабых ветров с температурными инверсиями (например, в глубоких котловинах, в районах частого образования туманов, в частности в районах с суровой зимой ниже плотин гидроэлектрических станций, а также в районах возможного возникновения смогов).[ ...]

В некоторых случаях определение валовой продукции проводится по суточной кривой уровня С02 в ценозе. В дубово-сосновом лесу, например, воздух в некоторые ночи опускается вниз в результате температурной инверсии (температура возрастает от почвы вверх к древесному пологу). В этом случае СОг, выделяемый при дыхании, скапливается ниже инверсионного слоя и его количество можно измерить. Обобщая результаты изучения распределения С02 в зависимости от температуры среды в разные сезоны года, можно получить приближенные оценки интенсивности дыхания всего сообщества в целом. Так, затраты на дыхание для дубовососнового сообщества составляют 2110 г/м2-год. Измерения в газовой камере показывают, что непосредственно растения расходуют на дыхание 1450 г/м2-год. Разница между этими двумя цифрами, равная 660 г/м2-год, есть результат дыхания животных и сапробов.[ ...]

Распространение техногенных примесей зависит от мощности и расположения источников, высоты труб, состава и температуры отходящих газов и, конечно, от метеорологических условий. Штиль, туман, температурная инверсия резко замедляют рассеяние выбросов и могут послужить причиной чрезмерного локального загрязнения воздушного бассейна, образования газо-дымового «колпака» над городом. Так возник катастрофический лондонский смог в конце 1951 г., когда от резкого обострения легочных, сердечных заболеваний и прямого отравления за две недели погибли 3,5 тыс. чел. Смог в Рурской области в конце 1962 г. за три дня погубил 156 чел. Известны случаи очень серьезных смоговых явлений в Мехико, Лос-Анжелесе и многих других крупных городах.[ ...]

Для горных долин, ориентированных вдоль направления преобладающих ветров, характерна повышенная средняя скорость ветра, особенно при больших горизонтальных градиентах атмосферного давления. В таких условиях температурные инверсии появляются реже. Кроме того, если температурные инверсии наблюдаются одновременно с умеренными и сильными ветрами, то их влияние на рассеивающие свойства атмосферы невелико. Условия рассеивания примеси в долинах указанного типа более благоприятны, чем в долинах, где ветровой рея:им слабее, чем в условиях ровного места.[ ...]

Условиями, способствующими образованию фотохимического тумана при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха реактивными органическими соединениями и оксидами азота, являются обилие солнечной радиации, температурные инверсии и малая скорость ветра.[ ...]

Типичным примером острого провоцирующего влияния атмосферных загрязнений являются случаи токсических туманов, возникавших в разное время в городах разных континентов мира. Токсические туманы появляются в периоды температурных инверсий с низкой ветровой активностью, т. е. в условиях, способствующих накоплению промышленных выбросов в приземном слое атмосферы. В периоды токсических туманов регистрировалось увеличение загрязнения, тем более значительное, чем длительнее сохранялись условия для воздушного застоя (3-5 суток). В периоды токсических туманов увеличивалась смертность лиц, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, а среди обратившихся за медицинской помощью регистрировались обострения этих заболеваний и появление новых случаев. Вспышки бронхиальной астмы описаны в ряде населенных мест при появлении специфических загрязнений. Можно предположить появление острых случаев аллергических заболеваний при загрязнении воздуха такими биологическими продуктами, как белковая пыль, дрожжи, плесени и продукты их жизнедеятельности. Примером острого воздействия загрязнения атмосферного воздуха являются случаи фотохимического тумана при сочетании факторов: выбросы автотранспорта, высокая влажность, штилевая погода, интенсивное ультрафиолетовое излучение. Клинические проявления: раздражение слизистой глаз, носа, верхних дыхательных путей.[ ...]

Таким образом, нигде на территории СССР не создаются столь неблагоприятные метеорологические условия для переноса и рассеивания выбросов от низких источников выбросов, как на территории БАМ. Расчеты показывают, что за счет, высокой повторяемости застойных условий в большом слое атмосферы и мощных температурных инверсий при одинаковых параметрах выбросов уровень загрязнения атмосферы в городах и поселках БАМ может быть в 2-3 раза выше, чем на Европейской территории страны. В связи с этим охрана воздушного бассейна от загрязнения вновь осваиваемой территории, прилегающей к БАМ, является особенно важной.[ ...]

Вероятно, самым печально известным районом смогов в мире является Лос-Анжелос. Дымовых труб в этом городе хватает с избытком. Кроме того, здесь имеется огромное число автомобилей. Заодно с этими щедрыми поставщиками дыма и копоти действуют оба элемента образования смога, которые сыграли такую важную роль в Доноре: температурные инверсии и гористый характер местности.[ ...]

Норильский промрегион находится в крайней северо-западной части Средне-Сибирского плоскогорья, благодаря чему характеризуется наличием резко континентального арктического климата (среднегодовая температура -9,9°С, средняя температура июля +14,0°С, а января -27,6°С. Зима в Норильске длится около 9 месяцев. Длинные зимы - малоснежны, часты температурные инверсии воздуха. В периоды ци-клональной активности, в пургу скорость ветра может достигать 40 м/с. Лето наступает после 5-10 июля и продолжается две-три недели; остальное приходится на весну и осень. На плато выпадает до 1000-1100 мм осадков, в депрессиях - чуть меньше половины этого количества. Примерно 2/3 осадков - дожди. Это совсем неплохо, ибо кислотные осадки менее ущербны для растительности, чем сухие выпадения серы.[ ...]

Промышленные предприятия, городской транспорт и теплогенерирующие установки являются причиной возникновения (в основном, в городах) смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды вследствие выделения в нее указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра, температурная инверсия и др.).[ ...]

Дальнейшим этапом исследований свойств ДБК-кофер-мента явилось изучение кривых кругового дихроизма (КД) кофермента и его аналогов. Хотя однозначной интерпретации кривых КД еще не существует, изучение спектров КД различных корриновых соединений показывает, что имеется параллель между кривыми КД и ультрафиолетовыми спектрами. Особенно важным оказалось свойство кривых КД претерпевать инверсию при замещении гранс-аксиаль-ных лигандов X и Y, в то время как на ультрафиолетовые спектры такое замещение оказывает небольшое влияние. Интересными оказались результаты, полученные нами при исследовании кривых КД 5 -дезоксинуклеозидных.аналогов ДБК-кофермента. В этом случае оказалось, что при 300- 600 нм кривые КД-кофермента и аналогов практически идентичны, а в области 230-300 нм в некоторых случаях наблюдается большое различие. Эти результаты безусловно необходимо учитывать в сравнительном изучении кривых КД В -завмсимых ферментов.[ ...]

В табл. 5.3 приводятся оценки количеств пяти основных загрязняющих воздух веществ, выброшенных в атмосферу над континентальной частью США в отдельные годы. Около 60% загрязняющих веществ приносится из других районов, промышленность дает 20%, электростанции-12%, отопление - 8%. Хотя наибольшую прямую угрозу здоровью людей представляют загрязняющие вещества, накапливающиеся в больших концентрациях во время температурных инверсий над такими городами, как Токио, Лос-Анджелес и Нью-Йорк (слои теплого воздуха мешает загрязняющим веществам подниматься и рассеиваться), их воздействием в масштабе страны и всего мира также нельзя пренебрегать. Как видно из табл. 5.3, количество загрязняющих веществ достигло максимума в начале 70-х годов, а к концу десятилетия оно упало примерно на 5%, причем количество взвешенных частиц упало на 43%. Качество воздуха в США улучшается: отчет за 1980 г. Совета по качеству окружающей среды отмечает, что в 23 городах число «нездоровых» или опасных дней (определяемое по довольно условному стандарту чистоты воздуха) с 1974 по 1978 г. упало на 18%. По-видимому, в результате мер по экономии горючего, энергии и установки предписанных Федеральным правительством устройств по контролю загрязненности воздуха удалось хотя бы остановить рост этой загрязненности. Подобная остановка роста загрязненности воздуха отмечена и в Европе.[ ...]

Основной причиной образования фотохимического тумана является сильное загрязнение городского воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта и главным образом выхлопными газами автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе, где скопилось свыше 4 млн. автомобилей, они выбрасывают в воздух около 1 тыс. т этого газа в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году), способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога - фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты, пероксилацетилнитрат), окислы азота, окись и двуокись углерода, углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, метанол и т. д. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов, в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.[ ...]

Углеводороды, диоксид серы, оксид азота, сероводород и другие газообразные вещества, попадая в атмосферу, относительно быстро из нее удаляются. Углеводороды удаляются из атмосферы за счет растворения в воде морей и океанов и последующих фотохимических и биологических процессов, происходящих при участии микроорганизмов в воде и почве. Диоксид серы и сероводород, окисляясь до сульфатов, осаждаются на поверхности земли. Обладая кислотными свойствами, они являются источниками коррозии различных сооружений из бетона и металла, разрушают также изделия из пластических масс, искусственных волокон, тканей, кожи и т. д. Значительное количество диоксида серы поглощается растительностью и растворяется в воде морей и океанов. Оксид углерода доокисляется до диоксида углерода, который интенсивно поглощается растительностью в процессе фотохимического синтеза. Оксиды азота удаляются за счет восстановительных и окислительных реакций (при сильной солнечной радиации и температурной инверсии они образуют опасные для, дыхания смоги).

С увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии , то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения (см. атмосфера Земли).

Различают два типа инверсии:

приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии - десятки метров)
инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки , тумана , смога , облаков , миражей . Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.

Нормальные атмосферные условия

Как правило, в нижних слоях атмосферы (тропосфера) воздух около поверхности Земли теплее чем воздух, расположенный выше, поскольку атмосфера в основном нагревается от солнечного излучения через земную поверхность. С изменением высоты температура воздуха понижается, средняя скорость уменьшения составляет 1 °C на каждые 160 м.

Причины и механизмы возникновения инверсии

Последствия температурной инверсии

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Различают два типа инверсии:

Приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии - десятки метров)

Инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.

Нормальные атмосферные условия

Причины и механизмы возникновения инверсии

При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга (Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём - это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности), например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной «крышкой».
Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам гор и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсия наглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзному загрязнению.

Инверсия опускания

Инверсия температуры может возникнуть в свободной атмосфере при опускании широкого слоя воздуха, и нагреве его вследствие адиабатического сжатия, что обычно связывается с субтропическими областями высокого давления. Турбулентность может постепенно поднять инверсионный слой на большую высоту и «проколоть» его, в результате чего образуются грозы и даже (при определённых обстоятельствах) тропические циклоны.

Последствия температурной инверсии

При прекращении нормального процесса конвекции происходит загрязнение нижнего слоя атмосферы. Это вызывает проблемы в городах с большими объёмами выбросов. Инверсионные эффекты часто возникают в таких больших городах, как Мумбаи (Индия), Лос-Анджелес (США), Мехико (Мексика), Сан-Паулу (Бразилия), Сантьяго (Чили) и Тегеран (Иран). Небольшие города, такие как Осло (Норвегия) и Солт-Лейк-Сити (США), расположенные в долинах холмов и гор, также испытывают влияние запирающего инверсионного слоя. При сильной инверсии загрязнения воздуха могут стать причиной респираторных заболеваний. Великий смог в 1952 году в Лондоне является одним из самых серьёзных подобных событий - из-за него умерло более 10 тысяч человек.
Температурная инверсия представляет опасность для взлетающих самолётов, так как при входе воздушного судна в вышележащие слои более теплого воздуха снижается тяга двигателей.
Зимой инверсия может привести к опасным явлениям природы. Очень сильным морозам в антициклоне. Ледяному дождю при выходе атлантических и южных циклонов(особенно при прохождение их тёплых фронтов).

Погода в данной местности оказывает сильное влияние на жизнедеятельность человека, поэтому информация о состоянии земной атмосферы всегда является полезной с экономических позиций и с точки зрения безопасности для здоровья. Температурная инверсия - это один из видов состояния нижних слоев атмосферы. Что она собой представляет и где проявляется, рассматривается в статье.

Что такое температурная инверсия?

Под этим понятием подразумевают рост температуры воздуха по мере увеличения высоты от земной поверхности. Это, казалось бы, безобидное определение влечет за собой достаточно серьезные последствия. Дело в том, что воздух можно считать идеальным газом, для которого давление при фиксированном объеме находится в обратной зависимости от температуры. Поскольку при температурной инверсии с увеличением высоты температура возрастает, значит, давление воздуха снижается и уменьшается его плотность.

Из школьного курса физики известно, что конвекционные процессы, которые обусловливают вертикальное перемешивание в объеме текучей субстанции, находящейся в гравитационном поле, происходят, если нижние слои являются менее плотными, чем верхние (горячий воздух всегда поднимается вверх). Таким образом, температурная инверсия препятствует конвекции в нижних слоях атмосферы.

Нормальные атмосферные условия

В результате многочисленных наблюдений и измерений было установлено, что в умеренной климатической зоне нашей планеты температура воздуха уменьшается на 6,5 °C на каждый километр высоты, то есть на 1 °C при увеличении высоты на 155 метров. Этот факт связан с тем, что нагрев атмосферы происходит не в результате прохождения через нее солнечных лучей (для видимого спектра электромагнитного излучения воздух является прозрачным), а в результате поглощения ею переизлученной энергии в инфракрасном диапазоне от поверхности земли и воды. Поэтому чем ближе воздушные слои к земле, тем они сильнее прогреваются в солнечный день.

В области тропической климатической зоны воздух с увеличением высоты охлаждается медленнее, чем указанные цифры (приблизительно на 1 °C за 180 м). Связано это с наличием в этих широтах ветров пассатов, которые переносят тепло из экваториальных областей в тропики. При этом тепло поступает из верхних слоев (1-1,5 км) в нижние, что препятствует быстрому падению температуры воздуха с увеличением высоты. Кроме того, толщина атмосферы в тропической зоне больше, чем в умеренной.

Таким образом, нормальное состояние атмосферных слоев заключается в их охлаждении с ростом высоты над уровнем моря. Такое состояние благоприятствует перемешиванию и циркуляции воздуха в вертикальном направлении за счет конвекционных процессов.

Почему верхние воздушные слои могут оказаться теплее нижних?

Иными словами, почему проявляется температурная инверсия? Происходит это по той же причине, что и существование нормальных атмосферных условий. Земля имеет большее значение теплопроводности, чем воздух. Это означает, что в ночное время суток, когда на небе нет туч и облаков, она быстро остывает и те атмосферные слои, которые находятся в непосредственном контакте с земной поверхностью, также охлаждаются. В результате получается следующая картина: холодная поверхность земли, холодный слой воздуха в непосредственной близости от нее и теплая атмосфера на некоторой высоте.

Что такое температурная инверсия и где она проявляется? Возникает описанная ситуация часто в низинах, в совершенно любой местности и любых широтах в утренние часы. Низменная местность защищена от горизонтальных перемещений воздушных масс, то есть от ветра, поэтому охлажденный за ночь воздух в ней создает локально стабильную атмосферу. Явление температурной инверсии можно наблюдать в горных долинах. Помимо описанного процесса ночного охлаждения, в горах ее образованию способствует также "сползание" холодного воздуха со склонов в равнины.

Время существования температурной инверсии может длиться от нескольких часов до нескольких дней. Нормальные атмосферные условия устанавливаются, как только земная поверхность нагревается.

Чем опасно рассматриваемое явление?

Состояние атмосферы, при котором существует температурная инверсия, является стабильным и безветренным. Это означает, что если на данной территории происходят какие-либо выбросы в атмосферу или испарение токсичных веществ, то они никуда не деваются, а остаются в воздухе над рассматриваемой местностью. Иными словами, явление температурной инверсии в атмосфере способствует многократному увеличению в ней концентрации отравляющих веществ, что представляет огромную опасность для здоровья человека.

Описанная ситуация часто возникает над крупными городами и мегаполисами. Например, от последствий температурной инверсии часто страдают такие города, как Токио, Нью-Йорк, Афины, Пекин, Лима, Куала-Лумпур, Лондон, Лос-Анджелес, Бомбей, столица Чили - Сантьяго и многие другие города по всему миру. Из-за большой концентрации людей промышленные выбросы в этих городах являются гигантскими, что приводит к появлению смога в воздухе, нарушающего видимость и создающего угрозу не только для здоровья, но и для жизни человека.

Так, в 1952 году в Лондоне и в 1962 году в Рурской долине (Германия) погибло несколько тысяч человек в результате длительного времени существования температурной инверсии и значительных выбросов в атмосферу оксидов серы.

Столица Перу, Лима

Раскрывая вопрос, что такое температурная инверсия в географии, интересно привести ситуацию в столице Перу. Она расположена на берегу Тихого океана и у подножия гор Анд. Побережье недалеко от города омывается Гумбольдта, что приводит к сильному охлаждению земной поверхности. Последняя, в свою очередь, способствует охлаждению самых нижних воздушных слоев и образованию туманов (при уменьшении температуры воздуха снижается растворимость в нем водяных паров, последнее проявляется в выпадении росы и образовании тумана).

В результате описанных процессов возникает парадоксальная ситуация: побережье Лимы покрыто туманом, который мешает лучам солнца нагревать земную поверхность. Поэтому состояние температурной инверсии является настолько стабильным (горизонтальной циркуляции воздуха мешают горы), что здесь практически никогда не идут дожди. Последний факт объясняет, почему побережье Лимы представляет собой практически пустыню.

Как себя вести в случае получения информации о неблагоприятном состоянии атмосферы?

Если человек живет в крупном городе и он получил информацию о существовании в атмосфере температурной инверсии, то рекомендуется по возможности не выходить на улицу в утренние часы, а подождать, пока земля прогреется. Если же возникает такая необходимость, тогда следует использовать индивидуальные средства защиты дыхательных органов (марлевая повязка, шарф) и не оставаться длительное время на открытом воздухе.

ИНВЕРСИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. В океане инверсия температуры - повышение температуры с глубиной вместо её понижения, характерного для большей части Мирового океана. Инверсия температуры в разных слоях океана возникает под влиянием различных физических процессов: у поверхности это тепломассообмен океана и атмосферы, в толще стратифицированных вод - адвекция, в придонном слое - геотермальные процессы. Вертикальный масштаб слоёв с инверсией температуры (так называемых инверсионных слоёв) изменяется от нескольких миллиметров (вблизи границы с атмосферой) до нескольких сотен метров и более в толще океана. Инверсионные слои вблизи поверхности и дна часто имеют неустойчивое распределение плотности, что порождает конвективное перемешивание вод; в толще океана эти слои, как правило, характеризуются устойчивым распределением плотности, связанным с увеличением солёности вод с глубиной. Инверсии температуры, достигающие нескольких градусов Цельсия, обусловлены водообменом открытого океана с морями. Например, сток более тёплых и солёных вод (из Средиземного моря в Атлантический океан или из Красного моря в Индийский океан) и распространение этих вод на уровне равной плотности на расстояния до нескольких тысяч километров вызывают крупномасштабные инверсии температуры.

Лит.: Федоров К. Н. Тонкая термохалинная структура вод океана. Л., 1976; Галеркин Л. И. и др. О климатических инверсиях температуры в океане // Океанология. 1998. Т. 38. Вып. 6.

А. Г. Зацепин.

В атмосфере инверсия температуры (повышение температуры с высотой) типична для стратосферы и термосферы, в то время как в тропосфере температура обычно понижается с высотой. Приземные инверсии температуры характеризуются толщиной инверсионного слоя, которая может достигать десятков и сотен метров, и скачком температуры между нижней и верхней границами слоя (до 15-20 °С). Приподнятые инверсии температуры в пограничном слое атмосферы и в свободной атмосфере описываются также высотой нижней границы инверсионного слоя. Встречаются и многослойные инверсии температуры.

В тропосфере различают несколько видов инверсии температуры. В приземном слое атмосферы может наблюдаться радиационная инверсия температуры, причиной которой является радиационное выхолаживание (тепловое излучение земной поверхности). В антициклонах возникает инверсия оседания. При натекании тёплой воздушной массы на более холодную подстилающую поверхность образуются адвективные инверсии температуры. Выделяют также инверсии температуры, генетически связанные с жизненным циклом облака (подоблачные и надоблачные инверсии температуры). В стратосфере и термосфере инверсии температуры возникают за счёт поглощения солнечной радиации. Например, инверсия температуры на высотах от 20-30 до 50-60 км связана с поглощением УФ-излучения Солнца озоном.

Инверсионные слои воздуха препятствуют развитию вертикальных движений, способствуют накоплению газовых и аэрозольных примесей, образованию дымок и туманов, возникновению верхних миражей, влияют на распространение внутренних гравитационных волн в атмосфере и радиоволн.

Лит.: Хромов С. М., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. 7-е изд. М., 2006.