Что такое инверсия температуры в географии. Инверсии температуры

Повышение температуры в тропосфере атмосферы с ростом высоты характеризуется как температурная инверсия (рис. 11.1, в). В этом случае атмосфера оказывается весьма устойчивой. Наличие инверсии в значительной степени замедляет вертикальное перемещение загрязняющих веществ и, как следствие, увеличивает их концентрацию в приземном слое.

Наиболее часто наблюдается инверсия, возникающая при опускании слоя воздуха в воздушную массу с более высоким давлением, либо при радиационной потере тепла земной поверхностью в ночное время. Первый тип инверсии обычно называют инверсией оседания . Инверсионный слой в этом случае обычно располагается на некотором расстоянии от земной поверхности, а формируется инверсия путем адиабатического сжатия и нагревания слоя воздуха в процессе его опускания вниз в область центра высокого давления.

Из уравнения (11.5) получаем:

Значение удельной изобарной теплоемкости С р для воздуха не значительно изменяется от температуры в достаточно большом температурном диапазоне. Однако в связи с изменением барометрического давления плотность на верхней границе слоя инверсии меньше, чем у его основания, т. е.

. (11.11)

Это означает, что верхняя граница слоя нагревается быстрее, чем нижняя. Если опускание продолжается в течение длительного времени, в слое будет создаваться положительный градиент температуры. Таким образом, опускающаяся воздушная масса является как бы гигантской крышкой для атмосферы, расположенной ниже слоя инверсии.

Слои инверсии оседания обычно оказываются выше источников выбросов и, таким образом, не оказывают существенного влияния на явления короткопериодного загрязнения атмосферного воздуха. Однако такая инверсия может просуществовать несколько дней, что сказывается на долговременном накоплении загрязняющих веществ. Случаи загрязнения с опасными последствиями для здоровья людей, наблюдавшиеся в городских районах в прошлом, часто были связаны с инверсиями оседания.

Рассмотрим причины, приводящие к возникновению радиационной инверсии . В этом случае слои атмосферы, расположенные над поверхностью Земли, в течение дня получают тепло за счет теплопроводности, конвекции и излучения от земной поверхности и в итоге нагреваются. В результате температурный профиль нижних слоев атмосферы обычно характеризуется отрицательным температурным градиентом. Если затем следует ясная ночь, то земная поверхность излучает тепло и быстро остывает. Слои воздуха, прилегающие к земной поверхности, охлаждаются до температуры расположенных выше слоев. В результате дневной температурный профиль преобразуется в профиль обратного знака, и слои атмосферы, прилегающие к земной поверхности, прикрываются устойчивым инверсионным слоем. Этот тип инверсии наблюдается в ранние часы и характерен для периодов ясного неба и безветренной погоды. Инверсионный слой разрушается восходящими потоками теплого воздуха, возникающими при нагревании поверхности земли лучами утреннего солнца.

Радиационная инверсия играет важную роль в загрязнении атмосферы, так как в этом случае инверсионный слой располагается внутри слоя, который содержит источники загрязнения (в отличие от инверсии оседания). Кроме того, радиационная инверсия наиболее часто происходит в условиях безоблачных и безветренных ночей, когда мала вероятность очищения воздуха от загрязнения осадками или боковыми ветрами.

Интенсивность и продолжительность инверсии зависят от сезона. Осенью и зимой, как правило, имеют место продолжительные инверсии, их число велико. На инверсии оказывает влияние и топография местности. Например, холодный воздух, скопившийся ночью в межгорной котловине, может быть «заперт» там теплым воздухом, оказавшимся над ним.

Возможно и другие типы локальных инверсий, например инверсии, связанные с морским бризом при прохождении теплого воздушного фронта над большим континентальным участком суши. Прохождение холодного фронта, перед которым расположена область теплого воздуха, также приводит к инверсии.

Инверсии – обычное явление для многих районов. Например, на западном побережье США они наблюдаются в течение почти 340 дней в году.

Степень устойчивости атмосферы можно определить по величине градиента «потенциальной» температуры:

. (11.12)

где
– градиент температуры, наблюдаемый в окружающем воздухе.

Отрицательное значение градиента «потенциальной» температуры (Г пот < 0) свидетельствует о сверхадиабатическом характере профиля температуры и неустойчивых условиях в атмосфере. В случае, когдаГ пот > 0, атмосфера устойчива. В случае, если градиент «потенциальной» температуры приближается к нулю (Г пот  0), атмосфера характеризуется как безразличная.

Кроме рассмотренных случаев температурной инверсии, которые носят локальный характер, в атмосфере Земли наблюдаются две инверсионные зоны глобального характера. Первая зона глобальной инверсии от поверхности Земли начинается с нижней границы тропопаузы (11 км для стандартной атмосферы) и заканчивается на верхней границы стратопаузы (примерно 50 км). Эта инверсионная зона препятствует распространению примесей, образовавшихся в тропосфере или выделяющихся с поверхности Земли, в другие области атмосферы. Вторая зона глобальной инверсии, расположенная в термосфере, в определенной степени препятствует рассеянию атмосферы в космическое пространство.

Рассмотрим на примере порядок определения градиента «потенциальной» температуры. Температура у поверхности Земли на высоте 1,6 м составляет –10 °С, на высоте 1800 м – –50 °С, –12 °С, –22 °С.

Целью расчета является оценка состояния атмосферы по величине градиента «потенциальной» температуры.

Для расчета градиента «потенциальной» температуры воспользуемся уравнением (11.12)

Здесь Г = 0,00645 град./м – стандартный, или нормальный адиабатический вертикальный, температурный градиент.

Проанализируем рассчитанные значения градиента «потенциальной» температуры. Характер изменения температуры для рассматриваемых случаев состояния атмосферы представлен на рис. 11.2.

Г пот 1 < 0 свидетельствует о сверхадиабатическом характере профиля температуры и неустойчивых условиях в атмосфере.

Г пот 2 > 0 – атмосфера устойчива.

Г пот 3 ≈ 0 – атмосфера характеризуется как безразличная.

Падение температуры с высотой можно считать нормальным положением вещей для тропосферы, а инверсии температуры - отклонениями от нормального состояния. Правда, инверсии тем­пературы в тропосфере - частое, почти повседневное явление. Но они захватывают воздушные слои достаточно тонкие в срав­нении со всей толщей тропосферы.

Инверсию температуры можно характеризовать высотой, на которой она наблюдается, толщиной слоя, в котором имеется повышение температуры с высотой, и разностью температур на верхней и нижней границах инверсионного слоя - скачком температуры. В качестве переходного случая между нормальным па­дением температуры с высотой и инверсией наблюдается еще явление вертикальной изотермии,когда температура в некотором слое с высотой не меняется.

По высоте все тропосферные инверсии можно разделить на инверсии приземные и инверсии в свободной атмосфере .

Приземная инверсия начинается от самой подстилающей по­верхности (почвы, снега или льда). Над открытой водой такие инверсии наблюдаются редко и не так значительны. У под­стилающей поверхности температура самая низкая, с высотой она растет, причем этот рост может распространяться на слой в несколько десятков и даже сотен метров. Затем инверсия сменяется нормальным падением температуры с высотой.

Приземные инверсии температуры над поверхностью суши или над ледяным покровом океана по большей части возникают вследствие ночного радиационного охлаждения подстилающей поверхности. Такие инверсии называют радиационными. Нижние слои воздуха охлаждаются от земной поверхности сильнее вышележащих. Поэто­му у самой земной поверхности температура падает всего сильнее и устанавливается при­рост температуры с высотой.

Инверсия в свободной атмосференаблюдается в некотором слое воздуха, лежащем на той или иной высоте над земной по­верхностью (рис. 8). Основание инверсии может находиться на любом уровне в тропосфере, однако наиболее часты инверсии в пределах нижних 2 км. Тол­щина инверсионного слоя также может быть самой различной - от немногих десятков до многих сотен метров. Наконец, скачок температуры на инверсии, т.е. разность температур на верхней и нижней границах инверсионного слоя может колебаться от 1° и меньше до 10-15° и больше.

Случается, что приземная инверсия, простирающаяся до зна­чительной высоты, сливается с вышележащей инверсией в свободной атмосфере. Тогда повышение температуры начинается от самой земной поверхности и продолжается до большой высоты, а скачок температуры оказывается особенно значительным.

Бывает и так, что инверсия непосредственно переходит в вышележащую изотермию. Нередко над тем или иным районом наблюдаются в свободной атмосфере две (или больше) инверсии, разделенные слоями с нормальным убыванием температуры.

Рис.8. Типы распределения температуры с высотой: а - приземная инверсия, б - приземная изотермия, в - инверсия в свободной атмосфере

Инверсии наблюдаются не над отдельными точками земной поверхности. Слой инверсии непрерывно простирается над значительной площадью, особенно в случае инверсий в свободной атмосфере.

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ИНВЕРСИЯ

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ИНВЕРСИЯ , аномальное возрастание ТЕМПЕРАТУРЫ с высотой. Нормально температура воздуха уменьшается с ростом высоты над уровнем земли. Средняя норма понижения - 1 °С на каждые 160 м. При определенных метеоусловиях наблюдается обратная ситуация. В ясную, тихую ночь при антициклоне холодный воздух может скатываться вниз по склонам и собираться в долинах, и температура воздуха будет ниже около дна долины, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более теплый воздух, который, вероятно, образует облако или легкий туман. Температурная инверсия становится наглядной на примере дыма, поднимающегося от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнется горизонтально Если эта ситуация создается в больших масштабах, пыль и грязь, поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьезному загрязнению.

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "ТЕМПЕРАТУРНАЯ ИНВЕРСИЯ" в других словарях:

Большой Энциклопедический словарь

температурная инверсия - Повышение температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного ее понижения. Syn.: инверсия температуры … Словарь по географии

См. Инверсия температуры. * * * ТЕМПЕРАТУРНАЯ ИНВЕРСИЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ИНВЕРСИЯ, см. Инверсия температуры (см. ИНВЕРСИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ) … Энциклопедический словарь

температурная инверсия - temperatūros apgrąža statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Vietinis oro temperatūros didėjimas, kylant aukštyn, tam tikruose atmosferos sluoksniuose. Troposferoje temperatūros apgrąžos sluoksnio storis gali būti 2–3 km,… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

См. Инверсия температуры … Естествознание. Энциклопедический словарь

Повышение температуры воздуха с высотой в некотором слое тропосферы. Инверсии встречаются в приземном слое воздуха, а также в свободной атмосфере, особенно в нижних 2 км. Характеристики инверсий включают: выс. нижней границы и вертикальную… … Географическая энциклопедия

Аномальное возрастание ТЕМПЕРАТУРЫ с высотой. Нормально температура воздуха уменьшается с ростом высоты над уровнем земли. Средняя норма понижения - 1 °С на каждые 160 м. При определенных метеоусловиях наблюдается обратная ситуация. В ясную, тихую ночь при антициклоне холодный воздух может скатываться вниз по склонам и собираться в долинах, и температура воздуха будет ниже около дна долины, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более теплый воздух, который, вероятно, образует облако или легкий туман. становится наглядной на примере дыма, поднимающегося от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнется горизонтально Если эта ситуация создается в больших масштабах, пыль и грязь, поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьезному загрязнению.

Смотреть значение Температурная Инверсия в других словарях

Инверсия — инверсии, ж. (латин. inversio - переворачивание) (лингв., лит.). Перестановка слов, нарушающая обычный порядок их в предложении; конструкция с обратным порядком слов, напр. Унылая........
Толковый словарь Ушакова

Инверсия Ж. — 1. Изменение обычного порядка слов в предложении со смысловой или стилистической целью. 2. Повышение температуры воздуха в верхних слоях атмосферы вместо обычно наблюдаемого........
Толковый словарь Ефремовой

Инверсия — -и; ж. [лат. inversio - перестановка] Изменение нормального положения элементов, расположение их в обратном порядке. И. в словорасположении (лингв., лит.; изменение порядка........
Толковый словарь Кузнецова

Адаптация Температурная — А. терморецепторов к действию постоянной температуры, проявляющаяся снижением их чувствительности.
Большой медицинский словарь

Боткина Температурная Кривая — (С. П. Боткин) тип температурной кривой у больных брюшным тифом, характеризующийся волнообразностью, отражающей циклическое течение инфекционного процесса.
Большой медицинский словарь

Вундерлиха Температурная Кривая — (С. R. A. Wunderlich, 1815-1877, нем. врач) температурная кривая у больных брюшным тифом, характеризующаяся постепенным подъемом, длительной постоянной лихорадкой и литическим снижением........
Большой медицинский словарь

Инверсия — (лат. inversio перевертывание, перестановка) в генетике внутрихромосомная перестройка, при которой в части хромосомы порядок локусов заменен на обратный.
Большой медицинский словарь

Инверсия Сна — см. Извращение сна.
Большой медицинский словарь

Инверсия Элементов Электрокардиограммы — смещение полярности элементов электрокардиограммы в направлении, противоположном обычному для данного отведения.
Большой медицинский словарь

Кильдюшевского Температурная Кривая — (И. С. Кильдюшевский, род. в 1860 г., отеч. врач) вариант температурной кривой у больных брюшным тифом, характеризующийся быстрым высоким подъемом с последующим постепенным снижением.
Большой медицинский словарь

Мутация Температурная — см. Мутация температурно-чувствительная.
Большой медицинский словарь

Инверсия — геомагнитного поля - изменение направления (полярности)магнитного поля Земли на обратное, наблюдается через интервалы времени от500 тыс. лет до 50 млн. лет. В нашу эпоху........

Инверсия Населенностей — неравновесное состояние вещества, при которомнаселенность верхнего из пары уровней энергии одного типа атомов (ионов,молекул), входящих в состав вещества, превышает........
Большой энциклопедический словарь

Инверсия Температуры — повышение температуры воздуха с высотой в некоторомслое атмосферы вместо обычного понижения. Различают приземные инверсиитемпературы, начинающиеся непосредственно........
Большой энциклопедический словарь

Комбинированная Инверсия (ср) — операция перехода от частиц системы кантичастицам (зарядовое сопряжение, С) с одновременным изменением знаковпространственных координат частиц (пространственная........
Большой энциклопедический словарь

Международная Практическая Температурная Шкала (мптш-68) — установлена в1968 Международным комитетом мер и весов на основе 11 первичныхвоспроизводимых температурных точек (тройная точка воды, точки кипениянеона, затвердевания........
Большой энциклопедический словарь

Чувствительность Температурная — (s. thermaesthetica) Ч. к изменению температуры окружающей среды.
Большой медицинский словарь

Практическая Температурная Шкала — см. Международная практическаятемпературная шкала.
Большой энциклопедический словарь

Пространственная Инверсия (p) — изменение знаков пространственныхкоординат частиц на противоположные: x ?x, y ?y, z ?z; получается призеркальном отражении координат частиц относительно трех взаимноперпендикулярных........
Большой энциклопедический словарь

Температурная Инверсия — см. Инверсия температуры.
Большой энциклопедический словарь

Термодинамическая Температурная Шкала — (Кельвина шкала) - абсолютная шкалатемператур, не зависящая от свойств термометрического вещества (началоотсчета - абсолютный нуль температуры). Построение термодинамическойтемпературной........
Большой энциклопедический словарь

Инверсия — (от лат. inversio - переворачивание), тип хромосомной перестройки, заключающейся в перевороте участка генетич. материала на 180. Приводит к изменению чередования сайтов в........
Биологический энциклопедический словарь

Температурная Инверсия — температу́рная инве́рсияповышение температуры воздуха с высотой в некотором слое тропосферы. Инверсии встречаются в приземном слое воздуха, а также в свободной атмосфере,........
Географическая энциклопедия

Температурная История Земли — - сейчас средняя температура воздуха Земли 14,2, 3 млрд. лет назад была 71, 600 млн. лет назад 20.
Исторический словарь

Инверсия — - преобразование, переводящее каждую точку Аплоскости в такую точку А", лежащую на луче ОА, что ОА"-ОА =k, где k- некоторое постоянное действительное число. Точка Оназ.........
Математическая энциклопедия

Инверсия — изменение обычного порядка вещей, перестановка; сексуальная инверсия означает гомосексуализм.
Сексологический словарь

Инверсия — изменение обычного порядка вещей, перестановка; сексуальная инверсия означает гомосексуализм.(

Плавное убывание температур с высотой следует считать только общим свойством тропосферы. Очень часто наблюдается такая стратификация воздуха, при которой в направлении вверх температура или не падает, или даже повышается. Возрастание температуры с высотой над земной поверхностью называется ее инверсией (лат. inversio - переворачивание).

По мощности слоя воздуха, в котором наблюдается повышение температуры, различают инверсии приземные, захватывающие несколько метров, и свободной атмосферы, простирающиеся до 3 км. Приращение температуры (или величина инверсии) может достигать 10° С и более. Тропосфера оказывается расслоенной: одна масса воздуха от другой отделяется слоем инверсии.

По происхождению приземные инверсии разделяются на радиационные, адвективные, орографические и снежные. Часто возникают смешанные типы, поскольку процессы, вызывающие инверсии, действуют совокупно.

Радиационная инверсия возникает летом при тихой и безоблачной погоде. После захода солнца поверхность, а от нее и нижние слои воздуха охлаждаются, а лежащие выше еще сохраняют дневной запас тепла. Образуется инверсия. Мощность таких инверсий колеблется от 10 до 300 м в зависимости от погоды. Радиационная инверсия бывает над ледяными поверхностями в ‘ любое время года при потере ими тепла лучеиспусканием.

Орографические инверсии формируются в пересеченной местности при безветренной погоде, когда холодный воздух стекает вниз, а на холмах и склонах гор удерживается более теплый.

Адвективная инверсия бывает при продвижении теплого воздуха в холодную местность. Причем нижние слои воздуха охлаждаются от соприкосновения с холодной поверхностью, а верхние на время остаются теплыми.

Снежные, или весенние, инверсии наблюдаются ранней весной над снежныМи поверхностями. Они вызываются затратой воздухом большого количества тепла на таяние снега.

В свободной атмосфере наиболее распространены анти-циклональные инверсии сжатия и циклонические фронтальные инверсии.

Инверсии сжатия образуются в антициклонах зимой и наблюдаются на высотах 1-2 км. Температура опускающегося воздуха в средней тропосфере повышается, но близ земной поверхности, где начинается горизонтальное растекание воздуха, она понижается. Это явление наблюдается на огромных площадях Арктики, Антарктиды, Восточной Сибири и др. Фронтальные инверсии образуются в циклонах вследствие натекания теплого воздуха на холодный.

Следовательно, инверсии температуры не исключение, а одно из постоянных свойств погоды и климата. В разные сезоны и в разных местностях они отмечены в 75-98% всех наблюдений.