Počasí v dané oblasti má silný vliv na lidský život, takže informace o stavu zemské atmosféry jsou vždy užitečné z ekonomického hlediska i z hlediska zdravotní bezpečnosti. Teplotní inverze je jedním z typů stavu spodních vrstev atmosféry. Co to je a kde se projevuje, je diskutováno v článku.
Co je teplotní inverze?
Tento koncept znamená zvýšení teploty vzduchu s rostoucí výškou od zemského povrchu. Tato zdánlivě neškodná definice má docela vážné důsledky. Faktem je, že vzduch lze považovat za ideální plyn, u kterého tlak při pevném objemu nepřímo souvisí s teplotou. Protože teplota během teplotní inverze roste s nadmořskou výškou, tlak vzduchu klesá a jeho hustota klesá.
Ze školního kurzu fyzikyje známo, že konvekční procesy, které způsobují vertikální promíchávání objemu tekuté látky v gravitačním poli, nastávají, pokud jsou spodní vrstvy méně husté než horní (horký vzduch vždy stoupá). Teplotní inverze tedy zabraňuje konvekci v nižší atmosféře.
Normální atmosférické podmínky
Výsledkem četných pozorování a měření bylo zjištěno, že v mírném klimatickém pásmu naší planety klesá teplota vzduchu o 6,5 °C na každý kilometr nadmořské výšky, tedy o 1 °C s zvýšení nadmořské výšky o 155 metrů. Tato skutečnost je způsobena skutečností, že k ohřevu atmosféry nedochází v důsledku průchodu slunečního záření přes ni (pro viditelné spektrum elektromagnetického záření je vzduch průhledný), ale v důsledku jeho absorpce znovu vyzářené energie v infračerveném rozsahu z povrchu země a vody. Čím blíže jsou tedy vzduchové vrstvy zemi, tím více se za slunečného dne ohřívají.
V tropickém klimatickém pásmu se vzduch s rostoucí nadmořskou výškou ochlazuje pomaleji, než je uvedeno (přibližně 1 °C na 180 m). To je způsobeno přítomností pasátů v těchto zeměpisných šířkách, které přenášejí teplo z rovníkových oblastí do tropů. Zároveň přichází teplo z horních vrstev (1-1,5 km) do spodních, což zabraňuje rychlému poklesu teploty vzduchu s rostoucí nadmořskou výškou. Navíc tloušťka atmosféry v tropickém pásmu je větší než v mírném.
Normální stav atmosférických vrstev tedy spočívá v jejichochlazování s rostoucí nadmořskou výškou. Tato podmínka podporuje míchání a vertikální cirkulaci vzduchu v důsledku konvekčních procesů.
Proč mohou být horní vrstvy vzduchu teplejší než spodní?
Jinými slovy, proč dochází k teplotní inverzi? To se děje ze stejného důvodu jako existence normálních atmosférických podmínek. Země má větší tepelnou vodivost než vzduch. To znamená, že v noci, kdy na obloze nejsou mraky a mraky, se rychle ochladí a ochladí se i ty atmosférické vrstvy, které jsou v přímém kontaktu se zemským povrchem. Výsledkem je následující obrázek: studený povrch země, studená vrstva vzduchu v její bezprostřední blízkosti a teplá atmosféra v určité výšce.
Co je teplotní inverze a kde se projevuje? Popsaná situace často vzniká v nížinách, v absolutně jakékoli oblasti a jakékoli zeměpisné šířce ráno. Nízko položený terén je chráněn před horizontálními pohyby vzduchových hmot, tedy před větrem, takže vzduch v něm ochlazený přes noc vytváří lokálně stabilní atmosféru. Fenomén teplotní inverze lze pozorovat v horských údolích. Kromě popsaného procesu nočního ochlazování na horách jeho vznik usnadňuje i „plížení“studeného vzduchu ze svahů do rovin.
Životnost teplotní inverze může trvat několik hodin až několik dní. Normální atmosférické podmínkynastavit, jakmile se zemský povrch zahřeje.
Jak nebezpečný je dotyčný jev?
Stav atmosféry, ve kterém dochází k teplotní inverzi, je stabilní a bezvětří. To znamená, že pokud na daném území dojde k nějakým emisím do atmosféry nebo k vypařování toxických látek, nikam neodcházejí, ale zůstávají ve vzduchu nad danou oblastí. Jinými slovy, jev teplotní inverze v atmosféře přispívá k mnohonásobnému zvýšení koncentrace toxických látek v atmosféře, což představuje obrovské nebezpečí pro lidské zdraví.
Popsaná situace se často vyskytuje ve velkých městech a metropolitních oblastech. Následky teplotní inverze často trpí například města jako Tokio, New York, Atény, Peking, Lima, Kuala Lumpur, Londýn, Los Angeles, Bombaj, hlavní město Chile – Santiago a mnoho dalších měst po celém světě. Vzhledem k vysoké koncentraci lidí jsou průmyslové emise v těchto městech gigantické, což vede ke vzniku smogu ve vzduchu, který narušuje viditelnost a představuje hrozbu nejen pro zdraví, ale i pro lidský život.
V roce 1952 v Londýně a v roce 1962 v Porúří (Německo) zemřelo několik tisíc lidí v důsledku dlouhé doby trvání teplotní inverze a značných emisí oxidů síry do atmosféry.
Hlavní město Peru, Lima
Odhalení otázky, co je teplotní inverze v geografii, je zajímavépřiblížit situaci v hlavním městě Peru. Nachází se na pobřeží Tichého oceánu a na úpatí pohoří And. Pobřeží u města omývá studený Humboldtův proud, což vede k silnému ochlazení zemského povrchu. Ten zase přispívá k ochlazování nejspodnějších vrstev vzduchu a tvorbě mlh (se snižující se teplotou vzduchu klesá rozpustnost vodní páry v něm, ta se projevuje rosením a tvorbou mlhy).
V důsledku popsaných procesů dochází k paradoxní situaci: pobřeží Limy je pokryto mlhou, která slunečním paprskům brání ohřívat zemský povrch. Proto je stav teplotní inverze natolik stabilní (horizontální cirkulaci vzduchu brání hory), že zde téměř nikdy neprší. Poslední skutečnost vysvětluje, proč je pobřeží Limy téměř poušť.
Jak se chovat v případě příjmu informace o nepříznivém stavu atmosféry?
Pokud člověk žije ve velkém městě a dostal informaci o existenci teplotní inverze v atmosféře, doporučuje se pokud možno nevycházet ráno ven, ale počkat až na Zemi zahřívá se. Pokud taková potřeba nastane, měli byste používat osobní ochranné prostředky pro dýchací orgány (gázový obvaz, šátek) a nezdržovat se dlouho venku.
