Θερμοκρασιακή αναστροφή

Θερμοκρασιακή αναστροφή λέγεται το φαινόμενο κατά το οποίο η θερμοκρασία του αέρα αυξάνεται τοπικά με το ύψος, αντί να μειώνεται όπως κανονικά συμβαίνει. Η θερμοκρασιακή αναστροφή παίζει σημαντικό ρόλο στην ευστάθεια ατμοσφαίρας καθώς και στη μεταφορά και διασπορά των ρύπων της ατμόσφαιρας.

Γενικά

Κανονικά, η θερμοκρασία του αέρα ελαττώνεται όσο απομακρύνεται κανείς από την επιφάνεια της Γης προς την τροπόσφαιρα. Ο ρυθμός μείωσης ποικίλλει, ωστόσο ένας αποδεκτός ρυθμός είναι περίπου 6,5ºC ανά χιλιόμετρο (αυτό καλείται κανονική ή κατακόρυφη θερμοβαθμίδα ή normal lapse rate). Η μείωση αυτή της θερμοκρασίας με το υψόμετρο βοηθάει στην καλύτερη ανάμιξη του αέρα και στη διασπορά των ρύπων. Οι θερμότερες μάζες αέρα έχοντας μικρότερη πυκνότητα, έχουν την τάση να κινούνται προς μεγαλύτερα υψόμετρα, μέχρι να συναντήσουν αέριες μάζες με περίπου ίδια χαρακτηριστικά θερμοκρασίας και πυκνότητας. Το αντίστροφο συμβαίνει με τις ψυχρότερες μάζες, οι οποίες όντας «βαρύτερες» παραμένουν σταθερές. Οι θερμές μάζες στα υψηλότερα στρώματα ψύχονται και αντικαθίστανται από θερμότερες μάζες από κοντύτερα στην επιφάνεια του εδάφους, εξασφαλίζοντας έτσι «φυσική κυκλοφορία» του αέρα.

Σε περίπτωση όμως που έχουμε κοντά στο έδαφος ψυχρότερο αέρα από ό,τι σε ψηλότερα στρώματα, οδηγούμαστε σε μια σταθεροποιημένη κατάσταση, και δεν έχουμε κίνηση των αερίων μαζών. Αυτό είναι μια απόκλιση από την κανονική κατάσταση και καλείται θερμοκρασιακή ή θερμική αναστροφή. Πάνω από το στρώμα της αναστροφής, ο αέρας ψύχεται κανονικά αυξανομένου του υψομέτρου.

Τύποι αναστροφής

Θερμοκρασιακή αναστροφή μπορεί να υπάρξει με διάφορους τρόπους. Ο πρώτος μπορεί να συμβεί σε μία καθαρή νύχτα, όταν το έδαφος ακτινοβολεί θερμότητα με υψηλό ρυθμό. Σε περίπτωση που ο αέρας είναι καθαρός,τότε μπορεί ο αέρας κοντά στο έδαφος να είναι ψυχρότερος από αυτόν σε υψηλότερα στρώματα. Ένας άλλος τύπος αναστροφής, προκαλείται μέσω μιας οριζόντιας εισροής ψυχρού αέρα, όπως για παράδειγμα η θαλασσινή αύρα σε μια παράκτια περιοχή. Τέλος, ένας τρίτος τύπος αναστροφής, λαμβάνει χώρα τη νύχτα σε κοιλάδες, όταν κρύος αέρας ρέει από τις πλαγιές προς τον πυθμένα της κοιλάδας λόγω βαρύτητας. Ο αέρας εκεί είναι ψυχρότερος από ό,τι υψηλότερα. Γενικότερα, ανάλογα με τις συνθήκες μπορεί να υπάρξουν και άλλοι τύποι αναστροφής.

Θερμοκρασιακή αναστροφή και ατμοσφαιρική ρύπανση

Η θερμοκρασιακή αναστροφή έχει ιδιαίτερη σημασία στην ημερήσια εξέλιξη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης πάνω από πόλεις. Για παράδειγμα, η Καλιφόρνια (όπως και η Αττική), και πιο συγκεκριμένα η περιοχή του Λος Άντζελες, σχηματίζει μια λεκάνη. Αυτή η λεκάνη, περικλείεται από τα Βραχώδη Όρη στα ανατολικά ενώ στα δυτικά βρέχεται από τον Ειρηνικό Ωκεανό. Αυτή η γεωμορφολογία ευνοεί πολύ το σχηματισμό θερμοκρασιακών αναστροφών , οι οποίες εγκλωβίζουν τους παραγόμενους αέριους ρύπους. Επεξηγηματικά τώρα, η Καλιφόρνια βρίσκεται στην υποτροπική περιοχή (cell) υψηλών πιέσεων του Ειρηνικού Ωκεανού, η οποία δεν επηρεάζεται από τοπικούς παράγοντες. Λόγω της υψηλής ατμοσφαιρικής πίεσης, ο αέρας της περιοχής κατέρχεται από υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας με το μηχανισμό των ανέμων πλαγιάς και κατά την κάθοδο αυτή θερμαίνεται εξαιτίας της πίεσης των άλλων στρωμάτων. Παράλληλα, η αύρα που προέρχεται από τον Ειρηνικό δημιουργεί μια ψυχρή ροή (και ένα ψυχρό στρώμα αέρα) κοντά στην επιφάνεια του εδάφους. Επίσης, η ύπαρξη των ορεινών όγκων στην ενδοχώρα «παγιδεύει» αυτό το κρύο στρώμα στη λεκάνη του Λος Άντζελες στην οριζόντια διεύθυνση όπως η θερμοκρασιακή αναστροφή στην κατακόρυφη. Έτσι, παγιδεύονται και οι ρύποι στην περιοχή.