Inversio sääolosuhteet

Savun nousu Skotlannin Lochcarronissa estää lämpimämpi ilmakerros yläpuolella. Heti kun nouseva savu on sopeutunut ympäröivän ilmakerroksen lämpötilaan jäähdyttämällä, se muodostaa suuremman pyörre-alueen ja alkaa levitä vaakasuoraan.
Sisä-Alppien käänteinen säätilanne lähellä Bolzanoa : Täysin suljettu korkea sumukenttä peittää koko laakson pohjan.

Inversio sää tilanne on sää tilanne , joka on tunnettu siitä, että käänteinen ( Latin : inversio ) tavanomaista pystysuora lämpötilagradientti on ilmakehässä : Ylempi ilma kerrokset ovat lämpimämpi kuin alemmat. Aluetta, jossa tämä inversio tapahtuu, kutsutaan inversiokerrokseksi .

Kun ilman lämpötila nousee korkeuden mukana, troposfäärissä muodostuu vakaa kerrostuminen ja luonnollinen konvektio pysähtyy.

Käänteisten sääolosuhteiden olosuhteisiin vaikuttaa maaston topografia . Niitä esiintyy useammin vuoristossa kuin alangoilla.

merkitys

Tyypillinen syksyn korkean paineen inversio Schwabenin albumilla. Vaikka maa-ilma on erittäin sumuista, 200 km: n päässä olevat Alppien huiput ovat selvästi näkyvissä ja näyttävät "uivan" voimakkaasti määritellyllä inversiolla (näkymä tasosta, korkeus noin 1200  m )

Inversio suojaa alemman ilmakerroksen ylemmältä, jota kutsutaan stabiiliksi kerrostumiseksi . Tämä johtuu kylmemmän ilmakerroksen suuremmasta tiheydestä , joka pitää sen maassa ja estää suurelta osin turbulentin sekoittumisen yllä olevan lämpimämmän ilmakerroksen kanssa. Kääntymien aiheuttamat maanpinnan kylmät ilmakuplat ovat vastuussa kylmätilastoista maailmanlaajuisesti.

Barogram ja korkeusmittarin on vetypallo maaperään inversio. Kun ilmapallo laskeutuu, se siirtyy tiheämpään ja kylmempään ilmaan. Ilmapallossa oleva vety puristuu. Tämän seurauksena se lämpenee, laajenee jälleen ja nyt kevyempi ilmapallo nousee. Pieni viive paineen vaihtelujen ja tilavuuden muutoksen välillä johtaa värähtelyliikkeeseen. Ilman inversioasentoa vedyn puristus ja lämmitys olisi vähemmän selvää, kun se uppoaa. (Kuumailmapallon tekemä heiluriliike johtuu ilmapallon säännöllisestä uudelleenlämmityksestä sen jäähtyessä.)

Koska inversiokerros estää tavanomaisen pystysuoran ilmanvaihdon, teollisuusalueilla ja pääkaupunkiseudulla on ilman epäpuhtauksia kasaantunut viileämmässä, alemmassa kerroksessa. Erityisen voimakas ilmentymä tällaisesta ilmansaasteesta , jota esiintyy erityisesti kaupunkialueilla, on savu . Toisaalta inversiokerroksen yläpuolella etäisyysnäkymä kasvaa merkittävästi, jolloin näkymä suurelle sumu-alueelle lähellä maata paljastuu yleensä.

Käänteiset sääolosuhteet muuttavat myös radioaaltojen etenemisolosuhteita , koska ne heijastuvat takaisin tiheämpään väliaineeseen, tässä kylmään maaperän ilmaan, tiheyssiirtymässä ( kokonaisheijastus ). Radioamatöörit lisäävät tätä vaikutusta signaaliensa kantaman kasvattamiseen. Kun FM- lähetyspalvelu johtaa ylikuormitukseen . Samalla perusteella käänteinen säätilanne suosii äänen etenemistä lähellä maata. Tämä on rikki kohti maata ja voi levitä suurille etäisyyksille. Äänen nopeus on suurempi lämmintä ilmaa kuin kylmässä ilmassa.

Lajit ja niiden muodostuminen

Tropopause

Säteilyn inversio sumua Bratislavassa
Näkymä samalle sillalle ilman inversiota
Inversion säätila talvella yli Herne voimalaitoksen katsottuna Hoheward dump
Inversio säätilanne Plauenissa

Hyvin vakaa inversio muodostuu tropopaussista, ja se selittyy hitaasti kasvavalla otsonipitoisuudella 10-15 kilometrin korkeudessa . Otsoni absorboi aurinkosäteilyn hyvin lyhytaaltoisen UV-B-osan ja johtaa siten lämpötilan nousuun päinvastoin kuin yleinen suuntaus lämpötilan laskuun.

Säteilyn inversio / maaperän inversio

Klagenfurtin altaan joulukuu 2015: Puolivälissä Goritschnigkogeliin näet selvästi väärän pakkasviivan .

Yksinkertaistettu selitys

Normaalisti ilman lämpötila laskee korkeuden kasvaessa, kun maan lähellä oleva ilma lämpenee kosketuksessa maan kanssa, kun taas korkeammat ilmakerrokset menettävät säteilylämpöä avaruuteen.

Kuitenkin, jos lämmitysjärjestelmien ja autojen savukaasut poistuvat tuulen puuttuessa ja johtavat lisääntyneeseen pölypitoisuuteen asutuskeskusten yläpuolella olevissa ilmakerroksissa, pöly suodattaa auringonvalon ja lämmittää ympäröivää ilmaa. Varsinkin talvella pölypitoisuus voi nousta siinä määrin, että ilmakerros lämpenee lähellä maata olevan ilmatason yläpuolelle, mikä johtaa käänteiseen asentoon.

Niin kauan kuin pölykerros lämpenee riittävästi auringon säteiltä ja samalla tavallinen maan lämpeneminen vähenee, inversiotilanne pysyy. Muutoksen tilanteessa voi silloin saada aikaan vain nouseva tuuli.

Niin kauan kuin ” kylmä ilma lake” lähellä maata ja ”sameus” edellä edelleen, auton pakokaasut ja muita epäpuhtauksia kerääntyy myös lähellä maata ja, yhdessä maa sumu, lyijy ja savusumun .

Yksityiskohtainen selitys

Yöllä kylmän ilman sisäänvirtaus, joka on jäähtynyt kosketuksessa maan kanssa, aiheuttaa äärimmäisiä maaperän inversioita pienimuotoisissa altaissa ( kylmäilmajärvet ). Päivän aikana tällainen inversio hajoaa yleensä 3 tuntia auringonnousun jälkeen. Vasta kylmällä talvisäällä ja jatkuvalla lumipeitteellä inversiot kestävät useita päiviä.

Säteily inversio yleensä vaikuttaa vain välittömässä läheisyydessä maahan ja on näin ollen myös nimitystä maahan inversio . Se johtuu maan pinnan säteilystä ja siten jäähtymisestä, ja se tapahtuu pääasiassa syksyn ja talven korkeapaineisissa sääolosuhteissa, koska lämpötila on silloin erityisen matala ja pilvisyyden puute suosii yöllistä jäähtymistä.

Noin päivittäisen ilman lämpötilan maksimiarvon ajan eli keskipäivän ja kolmen välillä maan pinta lämpenee voimakkaasti, mikä myös lämmittää sen yläpuolella olevaa ilmaa. Adiabaattisen lämpötilagradientin lähellä maata ja siitä johtuvasta epävakaasta ilmakehän kerrostumisesta maan lähellä olevat ilmakerrokset sekoittuvat konvektiivisten prosessien kautta. Päiväajan kasvaessa aurinkosäteily ja siten maan pinnan lämpeneminen vähenevät. Koska säteilytasapaino muuttuu lopulta negatiiviseksi, maan pinta ja sen mukana maan lähellä olevat ilmakerrokset alkavat jäähtyä. Tämä johtaa lopulta aluksi heikkoon kääntymiseen ilta-aikoina, mikä käytännössä estää ilman pystysuoran vaihdon. Päivän aikana syntyvät lämpimämmät ilmakerrokset korkeammilla korkeuksilla eivät voi estää maata jäähtymästä, mikä etenee edelleen. Tuuli, joka yleensä on heikompaa, vaikuttaa myös tähän ja lisää taipumusta jäähtyä. Useiden satojen metrien paksu inversio voi sitten kehittyä varhain aamuun mennessä. Sitten se hajoaa uudelleen aamulla lisääntyvän aurinkosäteilyn myötä ja on kokonaan poissa viimeistään keskipäivällä. Fumigointikerros , joka väistämättä tapahtuu, kun inversio hajotetaan, epävakaalla kerrostumalla maassa ja inversiolla sen yläpuolella, kestää kauemmin, sitä paksumpi inversiokerros on. Tämä tila, joka tunnetaan myös nimellä korotettu maaperän inversio, esiintyy yleensä vain lyhyitä ajanjaksoja, joten merkittävää epäpuhtauksien kertymistä ei tapahdu.

Mitä heikompi tuuli ja parempi säteily, sitä voimakkaampi tuloksena oleva säteilyinversio on. Tietyillä laakso- ja altaanpaikoilla on siten erityisen suuri taipumus kääntyä. Tällainen inversio muodostuu käytännössä joka ilta, varsinkin kun on vähän pilvistä. Jos lämpötilat ovat veden jäätymispisteen alapuolella, tapahtuu jäätymistä . Vain voimakas tuuli voi estää tai ainakin heikentää tätä, ja siksi se on tärkeä ominaisuus etenkin maanviljelijöille pilvisenä syksynä ja etenkin keväisin.

Jos syntyy myös säteilysumua , lisääntynyt albedo voi myös johtaa pidempään kestävään säteilyinversioon, joka kestää yleensä useita päiviä. Tämä selittää myös hieman harvinaisemman tapauksen säteilyn inversiosta utukerrosten yläosassa. Koska albedo on täällä erittäin korkea ja vesipisarat säteilevät voimakkaasti, ilman lämpötila voi laskea niin pitkälle, että tapahtuu myös inversio. Nämä säteilyn aiheuttamat korkeusmuunnokset liittyvät läheisesti sumu- tai sumukerroksen vakauteen ja häviävät sen myötä. Pääsääntöisesti tällaiset inversiot uppoavat kuitenkin aluksi maanpinnalle, koska maapallon pintaa ei enää lämmitetä auringon säteilyllä ja vastaavasti se jäähtyy.

Säteilyn inversioasennot suosivat teollisen lumen muodostumista .

Lämpötilaprofiili Hintergräppelenin kylmän ilman järvessä ja kylmän ilman järven yläpuolella olevassa asemassa 4. joulukuuta 2017 00 UTC - 11. joulukuuta 2017 00 UTC. Sijainnin erityisen sijainnin (sijainti suljetussa syvennyksessä) vuoksi täällä voi kehittyä erittäin voimakkaita säteilyinversioita.

Esimerkki maaperän kääntymisestä on laakson pohjan ja vuorenhuippujen väliin muodostuva pilvikerroksen muodostumisilmiö, joka on dokumentoitu Ober- ja Ostallgäu-alueella sekä Kleinwalsertalissa ilmaisulla obheiter (= "iloisen yläpuolella"), jolloin se on viileä ja pilvinen pilvien alla, mutta paljon lämpimämpi pilvien yläpuolella ja on aurinkoista. Tämä säätilanne on erityisen yleinen syksyllä, ja se on erittäin suosittu vuoristomatkailijoiden keskuudessa siihen liittyvien laajan vuoristonäkymän vuoksi.

Pesuallas kääntö

Jos suurikokoiset ilmakerrokset ovat suljettuina niiden korkeudessa, ilmestyy eri reittipituuksien vaikutus yksittäisille ilmapaketeille ja siten niiden erilainen jäähdytys vastaavan lämpötilagradientin mukaan . Uppoaminen , kutistuu tai vajoaminen inversio tapahtuu , joka tunnetaan myös nimellä korkeus inversio, koska sen suuri korkeus verrattuna muihin inversio kerroksiin .

Kun ilmanpainetta lasketaan, ilmanpaine nousee ja koska ilma on kokoonpuristuvaa, kerroksen paksuus pienenee, mikä vastaa ilman tiheyden kasvua . Kukin ilmapaketti tämän ilmakerros lasketaan itsenäisesti ja sen vuoksi kokee tietyn lämpötilan nousu. Mitä suurempi korkeusero lentopaketin peittää, sitä suurempi tämä kasvu on. Koska tarkasteltavan ilmakerroksen yläreunassa oleva ilmapaketti kulkee kuitenkin pidemmän matkan kuin kerroksen pohjassa oleva ilmapaketti, myös sen lämpötila nousee voimakkaammin. Tämä muuttaa lämpötilagradienttia sitten syvemmässä kerroksessa verrattuna aikaisemmin korkeampaan kerrokseen, jonka on tarkoitus havainnollistaa esimerkkiä.

Lämpötila-korkeuskaavio havainnollistamaan uppoavan inversiota

Jos tarkastellaan kuivaa adiabaattista kerrostettua ilmakehää, jonka lämpötila on kymmenen celsiusastetta maassa, lämpötilan lasku tapahtuu, kuten oikeassa kuvassa musta viiva osoittaa. Se näyttää ilmakerroksen, joka on laskettu kuudesta kahdeksaan kilometrin korkeuteen yhden tai kahden kilometrin korkeuteen. Kerroksen paksuus ja laskeminen eivät ole realistisia, ja paksuuden puolittaminen ei vastaa todellista ilmanpaineen laskua, joten se määritettiin mielivaltaisesti yksinkertaisuuden vuoksi. Neljä kohtaa korostettiin erityisesti kaaviossa, joista kukin muodosti ilmakerroksen ylä- ja alareunan. Ennen laskemista ilmakerroksen lämpötila oli -75 ° C (A) yläpuolella ja -70 ° C (B) alapuolella. Tämä vastaa poikkeuksellisen subadiabaattista lämpötilagradienttia, joka on vain kaksi ja puoli celsiusastetta kilometriä kohden, mikä on kuitenkin ainakin taipumus, ennakkoedellytys uppoavan käänteisen muodostumiselle. Tätä seuraa ilmakerroksen laskeminen, jolloin tulisi harkita muutoksia A: sta C: seen ja B: stä D: ksi. Alemman ilmakerroksen lämpötila on sitten alapuolella -20 ° C (D) ja yläpuolella -15 ° C (C). Lämpötila nousee täällä viisi celsiusastetta kilometriä kohden.

Tällainen lämpötilan muutos tapahtuu vain voimakkaissa korkeapaineisissa sääolosuhteissa, etenkin myöhään syksyllä ja talvella. Mutta vaikka laskun ei pitäisi olla riittävä inversion aikaansaamiseksi, se ainakin heikentää lämpötilagradienttia ja edistää siten ilmakehän vakauttamista edelleen. Tämä johtaa usein useisiin pesuallusinversioihin, jotka makaavat päällekkäin, mikä aiheuttaa ilmakehän melko monimutkaisen kerrostumisen. Tärkeä ja suhteellisen vakaa uppoavan inversiotapaus on Passatin-versio . Ilmakerroksen kasvun päinvastaisessa tapauksessa inversiota voidaan vähentää sen alkuperästä riippumatta, mutta ainakin kaltevuus kasvaa ja inversio heikkenee.

Laskeutumisen inversiot tulevat näkyviksi niiden vaikutuksesta pilvenestona, koska pilven pystysuora leviäminen pysähtyy äkillisesti sen pohjassa. Ilman kosteus on myös siellä suurin, kun taas sen minimiarvo johtuu adiabaattisesta lämmityksestä inversiokerroksen yläosassa. On myös erityisen huomattavaa, että jos inversiokerroksen korkeus on riittävän alhainen, voidaan havaita, että vuoristossa on usein paljon lämpimämpää kuin laaksoissa. Yhden kilometrin korkeuden nousu voi usein johtaa lämpötilan nousuun 15 ° C.

Slip-on inversio

Slip tai turbulenssia inversio johtuu advection , eli käyttöönotto ilmamassojen vaakatasossa.

Voimakas tuuli aiheuttaa sekoituksen alun perin subadiabaattisesta kerrostuneesta ilmakehästä. Tämä epävakaus ilman voimakkaalla pystysuoralla liikkeellä johtaa lämpötilagradientin kasvavaan lähestymiseen adiabaattiseen kerrostumiseen sekoitusvyöhykkeellä. Tämän vyöhykkeen yläpuolella oleva lämpötilagradientti ei kuitenkaan ole muuttunut ja on edelleen subadiabaattinen, mikä aiheuttaa inversiota sekoitusvyöhykkeeseen nähden. Ilmiö tapahtuu yleensä silloin, kun lämpimän rintaman lähestyessä aluksi vain ylemmät ilmakerrokset rekisteröivät lämpimän ilman virtauksen, vaikka se ei ole vielä saavuttanut maata. Tämä pätee erityisesti korkean paineen alueilla meren yläpuolella.

Toisin kuin uppoava inversio, ilman kosteus on korkein täällä inversiokerroksen yläosassa, koska tuodut ilmamassat sisältävät yleensä enemmän kosteutta kuin sinne aiemmin varastoitu kylmä ilma ja konvektioilmiöt aiheuttivat jatkuvaa kosteuden siirtymistä ylöspäin . Alle inversio, Stratus tai kumpukerrospilviä pilvet muodostavat usein tapauksessa voimakkaan turbulenssin ja kumpupilviä tapauksessa heikko turbulenssia. Myös foehnin tapauksessa tapahtuu usein liukastumia, yhdistettynä tälle tyypillisiin foehn-pilviin .

kirjallisuus

  • Malberg H. (2002): Meteorologia ja ilmastotiede. Esittely. 4. painos. Springer-Verlag, Berliinin Heidelberg New York. ISBN 3-540-42919-0 .

nettilinkit

Commons : Käänteissää  - albumi, jossa on kuvia, videoita ja äänitiedostoja
Wikisanakirja: Inversionswetterlage  - selitykset merkityksille, sanan alkuperälle, synonyymeille, käännöksille

Yksittäiset todisteet

  1. ↑ Wienin ilmanlaaturaportti 1987-1998. (PDF) julkaisussa: wien.gv.at. Wienin kaupunki , MA 22 , s.24f , käyty 3. tammikuuta 2016 .
  2. ↑ Gottfried Hoislbauer: Kuoren jäkälät Ylä-Itävallan keskialueella ja niiden riippuvuus ympäristövaikutuksista . Julkaisussa: Stapfia . 1979, s. 12 ( PDF on ZOBODAT [näytetty päivänä tammikuuta 3, 2016]).
  3. ↑ Sää ja ilmasto - Saksan sääpalvelu - Päivän aihe - Arkisto - Teollinen lumi. Julkaisussa: dwd.de. Saksan sääpalvelu , käyty 22. joulukuuta 2016 .
  4. ↑ Mikä on teollisuuslumi ja miten se syntyy? - Sääkanava Kachelmann. Julkaisussa: wetterkanal.kachelmannwetter.com. Haettu 22. joulukuuta 2016 .