Temperaturinversjon

Røyk stig i Lochcarron og blir stogga av eit lag med varmare luft i høgda.

Ein temperaturinversjon er eit meteorologisk fenomen i atmosfæren der temperaturen aukar med høgda og ikkje lenger minkar med høgda som den vanlegvis gjer. Sidan kaldluft er tyngre enn varmluft vil eit luftlag med ein inversjon vere svært stabilt, og dette kan føre til at toppen av luftlaget virkar som eit lok der lufta blir fanga innanfor laget. Ein inversjon kan ofte oppstå ved bakken, og kan då føre til at forureining som smog kan samle seg opp i større konsentrasjonar enn i situasjonar utan inversjonar. Temperaturinversjonar oppstår ofte om vinteren i klårvêr på grunn av stor varmeutstråling frå bakken. Inversjonar kan òg stoppe konveksjonsprosessar.

Normale atmosfæriske forhold

I dei lågare delane av atmosfæren (troposfæren) er lufta nær bakken vanlegvis varmare enn lufta over. Dette kjem stort sett av at atmosfæren blir varma opp nedanfrå av solstråling som varmar opp jordoverflata, som så varmar opp luftlaga i atmosfæren like over.

Korleis ein inversjon oppstår

Når ein har oppfylt visse føresetnadar kan den normale vertikale temperaturgradienten bli invertert slik at lufta er kaldare nær overflata enn i luftlaga over. Dette kan t.d. skje når varmare og lettare luft strøymer over ei kaldare og tyngre luftmasse. Denne typen inversjonar oppstår som regel i nærleiken av varmfrontar, i tillegg til havområde med oppvelling, slik som langs kysten av Chile eller California. Når det er nok fukt i det kjøligare laget blir det ofte danna tåke innanfor inversjonslaget. Ein inversjon oppstår òg ofte når det er stor varmeutstråling (avkjøling) av jordoverflata, vanlegvis om natta eller om vinteren når solvinkelen er låg. Dette skjer oftare i innlandsområde, sidan havet ofte held på varmen lenger og varmar opp dei nærliggande områda. I polarområda har ein nesten alltid inversjonar over land om vinteren.

Ei varmare luftmasse som strøymer over ei kaldare kan ofte stoppe konveksjon som kan oppstå i den kaldare luftmassen. Den varmare luftmassen virkar som eit lok over den kaldare luftmassen, men visst konveksjonen bryt igjennom dette loket, enten ved at konveksjonen er kraftig nok i utgangspunktet eller at lufta blir løfta av ein front eller ei fjellrekkje, kan ein få frigjeve store mengder konvektiv energi som kan føre til svært kraftige torebyer. Slike inversjonar kan ein ofte ha i samband med utviklinga av tornadoar, og i slike tilfelle kan det kjøligare laget faktisk vere ganske varmt, men framleis tyngre og kaldare ved bakken enn i laget over.

Subsidensinversjon

Ein inversjon kan utvikle seg ovanfrå som eit resultat av at luft sakte søkk nedover over eit stort område og blir varma opp adiabatisk. Denne prosessen er ofte knytt til høgtrykksituasjonar. Ein stabilt marint lag kan då oppstå over hav. Når dette laget flyttar seg over varmare vatn kan turbulens innanfor det marine laget gradvis blir løfta oppover og til slutt bryte gjennom inversjonslaget. Dette kan skape torevêr, og visst dei rette vilkåra er til stades kan det føre til ein tropisk syklon.

Kappeinversjon

Ein kappeinversjon er eit inversjonslag som virkar som ei kappe over eit konvektivt grenselag. Grenselaget er den delen av atmosfæren som er nærast bakken. Vanlegvis varmar sola opp overflata, som så varmar opp lufta like over bakken. Dette skapar termiske oppvindar på grunn av stigande varmlufta (varm luft er lettare enn kald luft), ein prosess kalla konveksjon. Eit konvektivt lag slik som dette kan ofte danne skyer når varmlufta stig så høgt at den vert avkjølt og vassdampen kondenserer. Eit inversjonslag har ein når ein har kaldare luft ved bakken enn i høgda over, og dette skapar ein stabil tilstand i atmosfæren som dempar vertikale rørsler i atmosfæren.

Ein kappeinversjon oppstår som regel i høgda med varm luft over kald luft, der inversjonen ikkje rører bakken. Dette fører til at varm luft frå bakken kan stige, men blir så stogga av dei stabile forholda i inversjonen. Den stigande lufta kan likevel føre til skyer, og ofte er resultatet tåke.

Konsekvensar

Vinterdis i Shanghai med eit godt synleg grenselag for den vertikale luftspreiinga.

Temperaturinversjon i Bratislava. Dette er toppen av brua Nový Most.

Nový Most i klår sikt.

Ein temperaturinversjon stoggar konveksjonen som ein vanlegvis har i atmosfæren. Dette fører til at lufta blir rolegare og ofte full av støv og forureining sidan lufta ikkje lenger blir løfta frå bakken. Dette kan bli eit problem i byar med mykje forureining. Byar som er kjende for å ha problem med inversjonar er blant anna Mumbai i India, Los Angeles i California, Santiago i Chile og Teheran i Iran. I tilfelle med kraftige og langvarige inversjonar kan partiklar i lufta føre til ein brunaktig dis som kan skape pusteproblem.

Av og til oppstår det inversjonslag i høgda som kan hindre cumulusskyer i å utvikle seg vidare, og får skya til å spreie seg ut under inversjonslaget. Dette skylaget kan så hindre solinnstråling til bakken og motverke prosessen som skapar nye konvektive skyer. Skya kan så løyse seg opp igjen, slik at sola igjen når ned til bakken, før syklusen startar på nytt.

Brytingsindeksen til luft minkar når lufttemperaturen aukar, ein bieffekt av at varmare luft har mindre tettleik. Normalt fører dette til at lekamar på stor avstand ser kortare ut, ein effekt ein kan sjå når sola går ned og får ein ovalform. I ein inversjon skjer det motsette, og lekamar på stor avstand blir i staden strekt ut horisontalt, eller ser ut til å ligge over horisonten. Dette fører til det optiske fenomenet kalla fata morgana eller luftspeiling.

Radiobølgjer er, på same måte som lys, ein del av det elektromagnetiske spekteret og kan òg bli refraktert i andre retningar. Dette er årsaka til at ein i tåkesituasjonar av og til kan høyre radio (og av og til sjå TV) frå sendarar som elles ville vore for langt borte til å kunne høyrast (eller sjåast). Signalet blir vanlegvis refraktert oppover og bort frå antenna som står på bakken, men kan i inversjonstilfelle i staden bli refraktert nedover. Dette fenomenet blir kalla troposfærisk kanalisering.

Inversjonar i samband med soloppgang eller solnedgang kan føre til såkalla grøne flekkar. Dette oppstår ved at solstrålene blir refraktert og den grøne delen av spekteret blir isolert. Vanlegvis er lyset berre synleg eit par sekund.

Lydbølgjer kan forplante seg mykje lenger i inversjonssituasjonar fordi lyden blir refraktert av temperaturendringane i toppen av inversjonslaget og gjennomgår ein total intern refleksjon.

Sjokkbølgja etter sprenging av atomvåpen kan reflektere tilbake mot bakken visst sprenginga skjer i eit inversjonslag, og dette kan føre til større øydeleggingar enn ein normalt ville fått. Denne effekten drap tre menneske under prøvespenginga av den første verkelege hydrogenbomba, RDS-37, i Sovjetunionen i 1955.

I inversjonar blir dei vertikale rørslene i atmosfæren motverka fordi atmosfæren er stabil. Dermed blir den vertikale varmetransporten òg motverka og denne reduserte (nedoverretta) varmetransporten fører til at overflata blir meir avkjølt. Dette kan i ekstreme tilfelle føre til at atmosfæren effektivt blir avkopla frå overflata, slik som i polarnatta i Antarktis der inversjonane kan bli større enn 25°C.

Bakgrunnsstoff

Wikimedia Commons har multimedia som gjeld: Temperaturinversjon