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.
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
Инверсия означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.
Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков,миражей.
Причины и механизмы возникновения инверсии . При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океаническогоапвеллинга, например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной «крышкой». Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсия наглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзному загрязнению.
Инверсия опускания
Инверсия температуры может возникнуть в свободной атмосфере при опускании широкого слоя воздуха, и нагреве его вследствие адиабатического сжатия, что обычно связывается ссубтропическими областями высокого давления. Турбулентность может постепенно поднять инверсионный слой на большую высоту и «проколоть» его, в результате чего образуются грозы и даже (при определённых обстоятельствах) тропические циклоны.
Как связаны значения температурного градиента в тропосфере с устойчивостью атмосферы?
Устойчивость атмосферы проявляется в отсутствии в ней значительных вертикальных движений и перемешиваний. Тогда загр. вещества, выброшенные в атм-ру вблизи земной поверхности, будут задерживаться там. К счастью, перемешиванию воздуха в нижней атмосфере способств. много факторов, один из которых – температурный градиент. Интенсивность теплового перемешивания определяют, сравнивая температурный градиент, реально наблюдаемый в окруж. среде, с адиабатическим вертикальным градиентом температуры (см.рис.).
Когда темп. град-т в окр. среде больше Г(сухоадиаб.вертик.град-т), атмосфера – сверхадиабатическая. Рассм. точку А на рис. 5.1.а. Если объем воздуха с температурой, соотв. точке А, переносится быстро вверх, его конечное состояние м.б. описано точкой Б на прямой сверхадиаб.гр. В этом сост. его температура Т(1) выше реальной темп-рыокр.среды Т(2) в точке В. Поэтому рассматриваемый объем воздуха будет иметь меньшую плотность, чем окруж. воздух, и тенденцию продолжать движение вверх. Если же этот элем. объем из т.А начнет случ. двигаться вниз, он адиабатически сожмется при темп-ре в т.Д, которая ниже Т(окр.возд.) в т.Е. Обладая, т.о., более высокой плотностью, воздух будет продолжать движение вниз. Т.о., атмосфера, для которой характеренсверхадиаб. гр-т температур, является неустойчивой. Когда град.темп-рыокр.воздуха примерно равен сверхадиаб. вертикальному (рис.5.1.б), устойчивость атмосферы называют безразличной: если происходит вертик. перемещение объема воздуха, то его темп-раоказ. такой же, как и у окружающего воздуха, нет тенденции к дальнейшему перемещению. Если темпер. град-т окр.воздуха меньше Г, то атмосфера – подадиабатическая (рис.5.1.в). Аналогично с прошлым выводом можно показать, что она устойчива, т.к. случайно перемещ. объем воздуха будет стремиться вернуть свое первонач. положение.
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.(
ИНВЕРСИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ. В океане инверсия температуры - повышение температуры с глубиной вместо её понижения, характерного для большей части Мирового океана. Инверсия температуры в разных слоях океана возникает под влиянием различных физических процессов: у поверхности это тепломассообмен океана и атмосферы, в толще стратифицированных вод - адвекция, в придонном слое - геотермальные процессы. Вертикальный масштаб слоёв с инверсией температуры (так называемых инверсионных слоёв) изменяется от нескольких миллиметров (вблизи границы с атмосферой) до нескольких сотен метров и более в толще океана. Инверсионные слои вблизи поверхности и дна часто имеют неустойчивое распределение плотности, что порождает конвективное перемешивание вод; в толще океана эти слои, как правило, характеризуются устойчивым распределением плотности, связанным с увеличением солёности вод с глубиной. Инверсии температуры, достигающие нескольких градусов Цельсия, обусловлены водообменом открытого океана с морями. Например, сток более тёплых и солёных вод (из Средиземного моря в Атлантический океан или из Красного моря в Индийский океан) и распространение этих вод на уровне равной плотности на расстояния до нескольких тысяч километров вызывают крупномасштабные инверсии температуры.
Лит.: Федоров К. Н. Тонкая термохалинная структура вод океана. Л., 1976; Галеркин Л. И. и др. О климатических инверсиях температуры в океане // Океанология. 1998. Т. 38. Вып. 6.
А. Г. Зацепин.
В атмосфере инверсия температуры (повышение температуры с высотой) типична для стратосферы и термосферы, в то время как в тропосфере температура обычно понижается с высотой. Приземные инверсии температуры характеризуются толщиной инверсионного слоя, которая может достигать десятков и сотен метров, и скачком температуры между нижней и верхней границами слоя (до 15-20 °С). Приподнятые инверсии температуры в пограничном слое атмосферы и в свободной атмосфере описываются также высотой нижней границы инверсионного слоя. Встречаются и многослойные инверсии температуры.
В тропосфере различают несколько видов инверсии температуры. В приземном слое атмосферы может наблюдаться радиационная инверсия температуры, причиной которой является радиационное выхолаживание (тепловое излучение земной поверхности). В антициклонах возникает инверсия оседания. При натекании тёплой воздушной массы на более холодную подстилающую поверхность образуются адвективные инверсии температуры. Выделяют также инверсии температуры, генетически связанные с жизненным циклом облака (подоблачные и надоблачные инверсии температуры). В стратосфере и термосфере инверсии температуры возникают за счёт поглощения солнечной радиации. Например, инверсия температуры на высотах от 20-30 до 50-60 км связана с поглощением УФ-излучения Солнца озоном.
Инверсионные слои воздуха препятствуют развитию вертикальных движений, способствуют накоплению газовых и аэрозольных примесей, образованию дымок и туманов, возникновению верхних миражей, влияют на распространение внутренних гравитационных волн в атмосфере и радиоволн.
Лит.: Хромов С. М., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. 7-е изд. М., 2006.
