Инверсии в тропосфере

Слои инверсии имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют развитию восходящих движений воздуха. Поэтому, они называются задерживающими слоями.

Инверсия характеризуется высотой нижней границы инверсионного слоя, вертикальной мощностью и, так называемой, глубиной инверсии, т.е. разностью температур на верхней и нижней границах слоя.

Инверсии в тропосфере возникают на различных высотах. По высоте нижней границы инверсии разделяются на приземные и инверсии свободной атмосферы.

Инверсии тропосферы. Разделяются в зависимости от условий образования на радиационные и адвективные.

Радиационные инверсии возникают при охлаждении приземного слоя атмосферы, соприкасающегося с деятельной поверхностью, выхолаживающейся путем излучения. Радиационные инверсии делятся на ночные (летние) и зимние.

Ночные инверсии начинают развиваться вечером, после захода Солнца. В течение ночи они усиливаются и утром достигают максимальной мощности и глубины. После восхода Солнца деятельная поверхность и прилегающий к ней воздух прогревается и инверсия разрушается. Развитию ночных инверсий благоприятствует ясное небо и слабый ветер.

Зимние инверсии в ясную погоду, когда охлаждение деятельной поверхности изо дня в день увеличивается, могут сохраняться несколько суток и даже недель. Особенно усиливаются радиационные инверсии при резко неоднородном рельефе местности. Охлаждающийся воздух стекает в низины и котлованы, где ослабленное турбулентное перемешивание способствует его дальнейшему охлаждению. Радиационные инверсии, связанные с особенностями рельефа местности, называют орографическими.

Кроме этого, инверсии тропосферы делят по высоте расположения нижней границы на приземные и приподнятые. Приземные инверсии находятся в прилегающем к земле 10-метровом слое атмосферы, а приподнятые – выше 10 м от уровня земли.

Адвективные инверсии образуются при адвекции воздуха, т.е. при натекании теплого воздуха на более холодную деятельную поверхность. Например, вторжение теплого морского воздуха на материк в зимнее время года. В этом случае нижние слои натекающего воздуха отдают часть своего тепла деятельной поверхности, вследствие чего образуется инверсия.

Инверсии свободной стратосферы

По условиям образования они разделяются на:

• Инверсии турбулентности (трение). Образуются на высоте несколько сотен метров, то есть над нижним слоем атмосферы, в котором особенно сильно развивается интенсивное турбулентное перемешивание, обусловленное трением воздуха о поверхность земли;

• Динамические инверсии. Образуются в слоях атмосферы с большими скоростями ветра. Причина их образования в том, что воздушный поток, который двигается с большой скоростью засасывает воздух их выше лежащих и из ниже лежащих слоев, в которых скорость воздуха меньше. В результате этого на верхнем уровне слоя больших скоростей развиваются нисходящие движения, а на нижнем – восходящие. В нисходящих движениях температура воздуха адибатически возрастает на 1 ⁰С/100 м, а в восходящих - снижается на ту же именно величину. Таким образом возникает перераспределение температур, и в средней части слоя больших скоростей развивается инверсия;

• Антициклонические. Образуются в областях повышенного давления. В центре таких областей под влиянием нисходящих потоков опускаются порции воздуха. Вследствие более высокого давления на нижних уровнях воздуха, который опускается, сжимается и растекается по горизонтали, от центра к периферии, не достигая земной поверхности. Температура каждой порции возрастает на 1 ⁰С/100 г. Порции, которые опустились из более высоких слоев, проходят большее расстояние по вертикали и поэтому больше нагреваются;

• Фронтальные. Возникают в фронтальных зонах. Фронтальная зона является переходной между холодным и теплым воздухом. У нее наблюдается резкое изменение вертикального градиента температуры и может возникнуть изотермия или даже инверсия. Высота нижней границы инверсионного слоя над данным пунктом зависит от расстояния между этим пунктом и линией фронта на земной поверхности. Чем дальше находится пункт от линии фронта, тем выше лежит инверсия.