9.Инверсии температуры, их типы.

Инверсии и изотермии бывают приземные и на высоте (в свободной атмосфере). Приземные инверсии в зависимости от условий образования разделяются на радиационные и адвективные.

Радиационные инверсии возникают при охлаждении приземного слоя воздуха, соприкасающегося с подстилающей поверхностью, которая охлаждается в результате излучения. По мере удаления от подстилающей поверхности температура воздуха повышается. Летние (ночные) инверсии начинают развиваться после захода солнца. К утру достигают наибольшей толщины слоя воздуха и скачка температуры. После восхода Солнца подстилающая поверхность и прилегающий к ней слой воздуха прогреваются и инверсия разрушается. Так как прогрев воздуха начинается от почвы, то на стадии разрушения могут образовываться так называемые приподнятые инверсии (изотермии). Толщина летних (ночных) инверсий находится в пределах от 10-15 до 200-400 м. Образованию таких инверсий способствуют ясное небо и отсутствие ветра.

Зимние приземные радиационные инверсии, когда радиационное охлаждение подстилающей поверхности день ото дня увеличивается, могут сохраняться несколько суток и даже недель, немного ослабевая днем и усиливаясь ночью. Толщина таких инверсий составляет от нескольких сотен метров до 2-3 км с перепадом температуры 15 °С и более. Образованию приземных инверсий способствуют пониженные формы рельефа, куда стекает холодный и, следовательно, плотный воздух. Почти постоянно радиационные инверсии встречаются в Арктике и Антарктиде.

Адвективные приземные инверсии образуются при адвекции, т. е. натекании теплого воздуха на более холодную подстилающую поверхность, например, вторжение теплого морского воздуха на материк в зимнее время. Высота таких инверсий может составлять сотни метров.

К адвективным инверсиям относятся весенние (снежные) инверсии, возникающие при адвекции воздуха с температурой выше 0 °С на поверхность, покрытую снегом.

Инверсии на высоте делятся на динамические, оседания (антициклонические) и фронтальные.

Динамические инверсии возникают в слоях с большими скоростями ветра. Воздушный поток, движущийся с большой скоростью, засасывает воздух из выше- и нижележащих слоев, в которых скорость ветра меньше. В результате на верхнем уровне развиваются нисходящие движения, а на нижнем - восходящие. В нисходящих потоках температура воздуха адиабатически растет на 1 °С/100 м, а на восходящих - понижается на ту же величину. Таким образом, в средней части слоя больших скоростей развивается инверсия.

Инверсии оседания образуются в области повышенного атмосферного давления (антициклонах). В центре таких областей происходит медленное опускание воздуха (оседание) со скоростью 5-7 см/с из верхних слоев тропосферы. Опускающийся воздух сжимается и растекается по горизонтали от центра области высокого давления к периферии, не достигая земной поверхности. В результате сжатия в соответствии с адиабатическим законом его температура повышается на 1 °С/100 м. Таким образом, на высоте 1-1,5 км образуется слой, в котором температура повышается или остается постоянной (изотермия). Поэтому инверсии оседания называют также инверсиями сжатия.

Фронтальная инверсия - инверсия температуры в атмосфере, связанная с фронтальной поверхностью, над которой находится воздух более теплый, чем под нею.

Вертикальная стратификация температуры воздуха в тропосфере имеет суточный и годовой ход. Суточный ход связан с чередованием в течение суток в летнее время ночных инверсий и дневным прогревом воздуха у земли. В летнее время с восходом Солнца на начальной стадии разрушения ночной инверсии, в результате прогрева прилегающего к почве слоя воздуха, могут образовываться так называемые приподнятые инверсии. Годовой ход обусловит чередованием зимних инверсий и летней неустойчивостью воздуха в приземном слое и нижней тропосфере.

Слои температурных инверсий оказывают большее влияние на развитие различных атмосферных процессов (образование туманов, облаков и др.). Эти слои имеют наиболее устойчивую стратификацию и препятствуют восходящих движений воздуха. Инверсии способствуют накоплению вредных примесей в воздушной среде.

Лекция 6. Барическое поле и ветер.