Vrijeme na određenom području ima snažan utjecaj na ljudski život, pa su informacije o stanju Zemljine atmosfere uvijek korisne s ekonomskog stajališta i u smislu zdravstvene sigurnosti. Temperaturna inverzija je jedan od tipova stanja nižih slojeva atmosfere. Što je to i gdje se manifestira raspravlja se u članku.
Što je temperaturna inverzija?
Ovaj koncept znači povećanje temperature zraka kako se povećava visina od zemljine površine. Ova naizgled bezazlena definicija za sobom povlači prilično ozbiljne posljedice. Činjenica je da se zrak može smatrati idealnim plinom, za koji je tlak pri fiksnom volumenu obrnuto povezan s temperaturom. Budući da temperatura raste s visinom tijekom temperaturne inverzije, tlak zraka se smanjuje, a gustoća se smanjuje.
Sa školskog tečaja fizikepoznato je da konvekcijski procesi koji uzrokuju vertikalno miješanje u volumenu tekuće tvari u gravitacijskom polju nastaju ako su donji slojevi manje gustoće od gornjih (vrući zrak se uvijek diže). Dakle, temperaturna inverzija sprječava konvekciju u nižoj atmosferi.
Normalni atmosferski uvjeti
Kao rezultat brojnih promatranja i mjerenja, ustanovljeno je da se u umjerenoj klimatskoj zoni našeg planeta temperatura zraka smanjuje za 6,5°C za svaki kilometar nadmorske visine, odnosno za 1°C s povećanje nadmorske visine za 155 metara. Ova činjenica je zbog činjenice da se zagrijavanje atmosfere ne događa kao rezultat prolaska sunčeve svjetlosti kroz nju (za vidljivi spektar elektromagnetskog zračenja zrak je proziran), već kao rezultat njegove apsorpcije ponovno izračenog energije u infracrvenom području s površine zemlje i vode. Stoga, što su slojevi zraka bliže tlu, to se više zagrijavaju za sunčanog dana.
U tropskoj klimatskoj zoni, zrak se hladi sporije s povećanjem nadmorske visine od navedenih brojki (približno 1 °C na 180 m). To je zbog prisutnosti pasata na ovim geografskim širinama, koji prenose toplinu od ekvatorijalnih područja do tropskih krajeva. Istodobno, toplina dolazi iz gornjih slojeva (1-1,5 km) u donje, što sprječava nagli pad temperature zraka s povećanjem nadmorske visine. Osim toga, debljina atmosfere u tropskom pojasu veća je nego u umjerenom.
Dakle, normalno stanje atmosferskih slojeva leži u njihovomhlađenje s povećanjem nadmorske visine. Ovo stanje pogoduje miješanju i vertikalnoj cirkulaciji zraka zbog procesa konvekcije.
Zašto gornji slojevi zraka mogu biti topliji od donjih?
Drugim riječima, zašto dolazi do temperaturne inverzije? To se događa iz istog razloga kao i postojanje normalnih atmosferskih uvjeta. Zemlja ima veću toplinsku vodljivost od zraka. To znači da se noću, kada na nebu nema oblaka i oblaka, brzo hladi i hlade se i oni atmosferski slojevi koji su u izravnom dodiru sa zemljinom površinom. Rezultat je sljedeća slika: hladna površina zemlje, hladan sloj zraka u njenoj neposrednoj blizini i topla atmosfera na određenoj visini.
Što je temperaturna inverzija i gdje se manifestira? Opisana situacija često se javlja u nizinama, u apsolutno bilo kojem području i na bilo kojoj geografskoj širini ujutro. Niski teren zaštićen je od horizontalnih kretanja zračnih masa, odnosno od vjetra, pa u njemu preko noći ohlađeni zrak stvara lokalno stabilnu atmosferu. Fenomen temperaturne inverzije može se uočiti u planinskim dolinama. Osim opisanog procesa noćnog hlađenja, u planinama njegovo formiranje olakšava i "puzanje" hladnog zraka s obronaka u ravnicu.
Životni vijek temperaturne inverzije može trajati od nekoliko sati do nekoliko dana. Normalni atmosferski uvjetipostaviti čim se zemljana površina zagrije.
Koliko je opasna pojava o kojoj je riječ?
Stanje atmosfere u kojoj postoji temperaturna inverzija je stabilno i bez vjetra. To znači da ako na određenom teritoriju dođe do bilo kakvih emisija u atmosferu ili isparavanja otrovnih tvari, one ne odlaze nikamo, već ostaju u zraku iznad dotičnog područja. Drugim riječima, pojava temperaturne inverzije u atmosferi doprinosi višestrukom povećanju koncentracije otrovnih tvari u njoj, što predstavlja ogromnu opasnost za ljudsko zdravlje.
Opisana situacija se često događa u velikim gradovima i metropolitanskim područjima. Primjerice, gradovi poput Tokija, New Yorka, Atene, Pekinga, Lime, Kuala Lumpura, Londona, Los Angelesa, Bombaya, glavnog grada Čilea – Santiaga i brojni drugi gradovi diljem svijeta često pate od posljedica temperaturne inverzije. Zbog velike koncentracije ljudi, industrijske emisije u ovim gradovima su gigantske, što dovodi do pojave smoga u zraku, remeti vidljivost i predstavlja prijetnju ne samo zdravlju, već i ljudskom životu.
Dakle, 1952. u Londonu i 1962. u dolini Ruhr (Njemačka), nekoliko tisuća ljudi je umrlo od posljedica dugotrajnog postojanja temperaturne inverzije i značajnih emisija sumpornih oksida u atmosferu.
glavni grad Perua, Lima
Otkrivajući pitanje što je temperaturna inverzija u geografiji, zanimljivo jedonijeti situaciju u glavnom gradu Perua. Nalazi se na obali Pacifika i u podnožju planina Anda. Obalu u blizini grada ispire hladna Humboldtova struja, što dovodi do jakog hlađenja zemljine površine. Potonje pak pridonosi hlađenju najnižih slojeva zraka i stvaranju magle (smanjenjem temperature zraka, smanjuje se topljivost vodene pare u njemu, potonja se očituje rosom i stvaranjem magle).
Kao rezultat opisanih procesa, nastaje paradoksalna situacija: obala Lime prekrivena je maglom, koja sprječava sunčeve zrake da zagrijavaju površinu zemlje. Stoga je stanje temperaturne inverzije toliko stabilno (horizontalnu cirkulaciju zraka ometaju planine) da ovdje gotovo nikad ne pada kiša. Posljednja činjenica objašnjava zašto je obala Lime gotovo pustinja.
Kako se ponašati u slučaju primanja informacija o nepovoljnom stanju atmosfere?
Ako osoba živi u velikom gradu i dobila je informaciju o postojanju temperaturne inverzije u atmosferi, preporuča se, ako je moguće, ujutro ne izlaziti van, već čekati dok zemlja zagrijava. Ako se ukaže takva potreba, tada trebate koristiti osobnu zaštitnu opremu za dišne organe (zavoj od gaze, šal) i ne boraviti dulje vrijeme na otvorenom.
