Počasie v danej oblasti má silný vplyv na ľudský život, preto sú informácie o stave zemskej atmosféry vždy užitočné z ekonomického hľadiska aj z hľadiska zdravotnej bezpečnosti. Teplotná inverzia je jedným z typov stavu nižších vrstiev atmosféry. Čo to je a kde sa prejavuje je popísané v článku.
Čo je teplotná inverzia?
Tento pojem znamená zvýšenie teploty vzduchu so zvyšujúcou sa výškou od zemského povrchu. Táto zdanlivo neškodná definícia má dosť vážne následky. Faktom je, že vzduch možno považovať za ideálny plyn, pre ktorý tlak pri pevnom objeme nepriamo súvisí s teplotou. Keďže teplota počas teplotnej inverzie stúpa s nadmorskou výškou, tlak vzduchu klesá a jeho hustota klesá.
Zo školského kurzu fyzikyje známe, že konvekčné procesy, ktoré spôsobujú vertikálne miešanie objemu tekutej látky v gravitačnom poli, nastávajú, ak sú spodné vrstvy menej husté ako horné (horúci vzduch vždy stúpa). Teplotná inverzia teda zabraňuje konvekcii v nižšej atmosfére.
Normálne atmosférické podmienky
V dôsledku početných pozorovaní a meraní sa zistilo, že v miernom klimatickom pásme našej planéty klesá teplota vzduchu o 6,5 °C na každý kilometer nadmorskej výšky, teda o 1 °C s zvýšenie nadmorskej výšky o 155 metrov. Táto skutočnosť je spôsobená skutočnosťou, že k ohrievaniu atmosféry nedochádza v dôsledku prechodu slnečného žiarenia cez ňu (pre viditeľné spektrum elektromagnetického žiarenia je vzduch priehľadný), ale v dôsledku jeho absorpcie opätovne vyžarovaného energie v infračervenom pásme z povrchu zeme a vody. Preto čím sú vrstvy vzduchu bližšie k zemi, tým viac sa za slnečného dňa ohrievajú.
V tropickom klimatickom pásme sa vzduch s rastúcou nadmorskou výškou ochladzuje pomalšie, ako sú uvedené hodnoty (približne 1 °C na 180 m). Je to spôsobené prítomnosťou pasátov v týchto zemepisných šírkach, ktoré prenášajú teplo z rovníkových oblastí do trópov. Zároveň prichádza teplo z horných vrstiev (1-1,5 km) do spodných, čo zabraňuje rýchlemu poklesu teploty vzduchu s rastúcou nadmorskou výškou. Navyše hrúbka atmosféry v tropickom pásme je väčšia ako v miernom.
Normálny stav atmosférických vrstiev teda spočíva v ichochladzovanie s rastúcou nadmorskou výškou. Tento stav podporuje miešanie a vertikálnu cirkuláciu vzduchu v dôsledku konvekčných procesov.
Prečo môžu byť horné vzduchové vrstvy teplejšie ako spodné?
Inými slovami, prečo dochádza k teplotnej inverzii? Deje sa to z rovnakého dôvodu ako pri normálnych atmosférických podmienkach. Zem má väčšiu tepelnú vodivosť ako vzduch. To znamená, že v noci, keď na oblohe nie sú žiadne mraky a oblaky, sa rýchlo ochladí a ochladzujú sa aj tie vrstvy atmosféry, ktoré sú v priamom kontakte so zemským povrchom. Výsledkom je nasledujúci obrázok: studený povrch zeme, studená vrstva vzduchu v jej bezprostrednej blízkosti a teplá atmosféra v určitej výške.
Čo je teplotná inverzia a kde sa prejavuje? Opísaná situácia často vzniká v nížinách, v absolútne akejkoľvek oblasti a akejkoľvek zemepisnej šírke ráno. Nízko položený terén je chránený pred horizontálnymi pohybmi vzdušných hmôt, teda pred vetrom, takže vzduch v ňom ochladený cez noc vytvára lokálne stabilnú atmosféru. Fenomén teplotnej inverzie možno pozorovať v horských dolinách. Okrem opísaného procesu nočného ochladzovania na horách napomáha jeho vzniku aj „plazenie“studeného vzduchu zo svahov do rovín.
Životnosť teplotnej inverzie môže trvať niekoľko hodín až niekoľko dní. Normálne atmosférické podmienkynastaviť hneď, ako sa zemský povrch zahreje.
Aký nebezpečný je daný jav?
Stav atmosféry, v ktorej dochádza k teplotnej inverzii, je stabilný a bezvetrie. To znamená, že ak na danom území dôjde k nejakým emisiám do ovzdušia alebo k odparovaniu toxických látok, nikam neodchádzajú, ale zostávajú vo vzduchu nad daným územím. Inými slovami, fenomén teplotnej inverzie v atmosfére prispieva k mnohonásobnému zvýšeniu koncentrácie toxických látok v nej, čo predstavuje obrovské nebezpečenstvo pre ľudské zdravie.
Popísaná situácia sa často vyskytuje vo veľkých mestách a metropolitných oblastiach. Následkami teplotnej inverzie často trpia napríklad mestá ako Tokio, New York, Atény, Peking, Lima, Kuala Lumpur, Londýn, Los Angeles, Bombaj, hlavné mesto Čile – Santiago a mnohé ďalšie mestá po celom svete. V dôsledku vysokej koncentrácie ľudí sú priemyselné emisie v týchto mestách gigantické, čo vedie k objaveniu sa smogu vo vzduchu, narušeniu viditeľnosti a ohrozeniu nielen zdravia, ale aj ľudského života.
V roku 1952 v Londýne a v roku 1962 v Porúri (Nemecko) zomrelo niekoľko tisíc ľudí v dôsledku dlhej existencie teplotnej inverzie a značných emisií oxidov síry do atmosféry.
Hlavné mesto Peru, Lima
Odhalenie otázky, čo je teplotná inverzia v geografii, je zaujímavépriblížiť situáciu v hlavnom meste Peru. Nachádza sa na pobreží Tichého oceánu a na úpätí Ánd. Pobrežie pri meste obmýva studený Humboldtov prúd, čo vedie k silnému ochladzovaniu zemského povrchu. Tá zase prispieva k ochladzovaniu najspodnejších vrstiev vzduchu a tvorbe hmiel (so znižovaním teploty vzduchu sa znižuje rozpustnosť vodnej pary v ňom, tá sa prejavuje rosením a tvorbou hmly).
V dôsledku popísaných procesov vzniká paradoxná situácia: pobrežie Limy je pokryté hmlou, ktorá bráni slnečným lúčom ohrievať zemský povrch. Preto je stav teplotnej inverzie taký stabilný (horizontálnej cirkulácii vzduchu bránia hory), že tu takmer vôbec neprší. Posledná skutočnosť vysvetľuje, prečo je pobrežie Limy takmer púšťou.
Ako sa zachovať v prípade prijatia informácie o nepriaznivom stave atmosféry?
Ak človek žije vo veľkom meste a dostal informáciu o existencii teplotnej inverzie v atmosfére, odporúča sa, ak je to možné, nevychádzať ráno von, ale počkať až na zem zahreje. Ak takáto potreba nastane, potom by ste mali používať osobné ochranné prostriedky na dýchacie orgány (gázový obväz, šatka) a nezdržiavať sa dlho vonku.
