למדו על היפוך תרמי

שכבות היפוך טמפרטורה, המכונות גם היפוך תרמי או סתם שכבות היפוך, הן אזורים שבהם התקין ירידה בטמפרטורת האוויר עם הגדלת הגובה מתהפכת והאוויר מעל פני האדמה חם יותר מהאוויר מתחת. שכבות היפוך יכולות להתרחש בכל מקום מקרוב לגובה הקרקע עד אלפי מטרים לתוכו אווירה.

שכבות היפוך הן משמעותיות למטאורולוגיה מכיוון שהן חוסמות את הזרימה האטמוספרית הגורמת לאוויר על פני אזור שחווה היפוך להיות יציב. לאחר מכן זה יכול לגרום לסוגים שונים של דפוסי מזג אוויר.

אולם חשוב מכך, אזורים עם זיהום כבד מועדים לאוויר לא בריא ועלייה בערפיח כאשר קיימת היפוך מכיוון שהם לוכדים מזהמים בגובה הקרקע במקום להפיץ אותם משם.

בדרך כלל, טמפרטורת האוויר יורדת בקצב של 3.5 מעלות צליל לכל 1,000 רגל (או בערך 6.4 מעלות צלזיוס לכל קילומטר) שאתה מטפס לאטמוספרה. כאשר קיים מעגל רגיל זה, הוא נחשב כמסת אוויר לא יציבה, ואוויר זורם ללא הרף בין האזורים החמים והקרירים. האוויר מסוגל טוב יותר לערבב ולהתפשט סביב מזהמים.

במהלך פרק היפוך הטמפרטורות עולות עם הגובה הגובר. שכבת ההיפוך החמה פועלת אז ככיפה ומפסיקה את הערבוב האטמוספרי. זו הסיבה ששכבות היפוך נקראות מסות אוויר יציבות.

היפוך טמפרטורה הוא תוצאה של תנאי מזג אוויר אחרים באזור. הם מופיעים לרוב כשמסת אוויר חמה וצפופה פחות עוברת על מסת אוויר צפופה וקרה.

זה יכול לקרות, למשל, כאשר האוויר הסמוך לקרקע מאבד במהירות את חוםו בלילה צלול. האדמה מתקררת במהירות ואילו האוויר שמעליה שומר על החום שהאדמה החזיקה במהלך היום.

היפוך טמפרטורות מתרחש גם באזורים מסוימים בחוף מכיוון שתהפוכות מים קרים יכולים להוריד את טמפרטורת האוויר של פני השטח ומסת האוויר הקרה נשארת תחת אלה חמים יותר.

טופוגרפיה יכולה גם לשחק תפקיד ביצירת היפוך טמפרטורה שכן לעיתים היא יכולה לגרום לזרם אוויר קר מפסגות ההרים אל העמקים. האוויר הקר הזה דוחף אז מתחת לאוויר החם העולה מהעמק, ויוצר את ההיפוך.

בנוסף, יכולות להיווצר היפוכים באזורים עם כיסוי שלג משמעותי מכיוון שהשלג בגובה הקרקע קר וצבעו הלבן משקף כמעט את כל החום הנכנס. לפיכך, האוויר שמעל לשלג חם לעתים קרובות מכיוון שהוא מחזיק באנרגיה המשתקפת.

כמה מההשלכות המשמעותיות ביותר של היפוך טמפרטורות הן תנאי מזג האוויר הקיצוניים שהם יכולים לפעמים ליצור. דוגמא אחת היא גשם קפוא.

תופעה זו מתפתחת עם היפוך טמפרטורה באזור קר מכיוון שהשלג נמס כאשר הוא נע דרך שכבת ההיפוך החמה. לאחר מכן המשקעים ממשיכים ליפול ועוברים בשכבת האוויר הקרה הסמוכה לקרקע.

כאשר הוא עובר במסת האוויר הקרה הסופית הזו הוא הופך להיות "מקורר-על" (מקורר מתחת לקפוא בלי הופכים למוצקים.) הטיפות הקוררות העל הופכות להיות קרח כשהן נוחתות על פריטים כמו מכוניות ועצים ו התוצאה היא גשם קפוא או סערת קרח.

אינטנסיבי סופות רעמים וטורנדואים קשורים גם להיפוכים בגלל האנרגיה העזה שמשתחררת לאחר היפוך חוסם את דפוסי ההסעה הרגילים של האזור.

למרות שגשם קפוא, סופות רעמים וטרנדו הם אירועי מזג אוויר משמעותיים, אחד הדברים החשובים ביותר שמשפיעים על שכבת היפוך הוא ערפיח. זהו האובך החום-אפור שמכסה רבות מהערים הגדולות בעולם, והוא תוצאה של אבק, פליטה אוטומטית וייצור תעשייתי.

ערפיח מושפעים משכבת ​​ההיפוך מכיוון שהיא בעצם מכוסה כאשר מסת האוויר החם עוברת על שטח. זה קורה מכיוון ששכבת האוויר החמה יותר יושבת מעל עיר ומונעת ערבוב רגיל של אוויר קריר וצפוף יותר.

האוויר במקום הופך להיות דומם, ועם הזמן, חוסר הערבוב גורם למזהמים להילכד תחת ההיפוך, לפתח כמויות משמעותיות של ערפיח.

במהלך היפוכים קשים שנמשכים לאורך תקופות ארוכות, ערפיח יכול לכסות מטרופולינים שלמים ולגרום לבעיות נשימה לתושבים.

בדצמבר 1952 התרחשה היפוך כזה בלונדון. בגלל מזג האוויר הקר בדצמבר, החלו לונדונים לשרוף יותר פחם, מה שהגביר את זיהום האוויר בעיר. מאז ההיפוך היה בעיר, מזהמים אלה לכדו והגדילו את לונדון זיהום אוויר. התוצאה הייתה ערפיח גדול משנת 1952 האשמה הייתה באלפי הרוגים.

בדומה ללונדון, גם מקסיקו סיטי חווה בעיות עם ערפיח שהחריפו בגלל נוכחותה של שכבת היפוך. עיר זו ידועה לשמצה בגלל איכות האוויר הירודה שלה, אך תנאים אלה מוחמרים כאשר מערכות בלחץ גבוה סובטרופיות חמות עוברות מעל העיר ומלכודות אוויר בעמק מקסיקו.

כשמערכות הלחץ הללו לוכדות את אוויר העמק, מזהמים גם כלואים ומתפתח ערפיח עז. מאז שנת 2000 פיתחה ממשלת מקסיקו תוכנית שמטרתה הפחתת האוזון וחלקיקים ששוחררו לאוויר מעל העיר.

הערפיח הגדול של לונדון והבעיות הדומות במקסיקו הם דוגמאות קיצוניות לכך שהערפיח מושפע מנוכחות שכבת היפוך. עם זאת, זוהי בעיה בכל העולם, וערים כמו לוס אנג'לס, מומבאי, סנטיאגו וטהראן חווים לעיתים קרובות ערפיח עז כאשר מתפתחת מעליה שכבת היפוך.

בגלל זה, רבות מהערים הללו ואחרות פועלות להפחתת זיהום האוויר שלהן. כדי להפיק את המרב משינויים אלה ולהפחית ערפיח בנוכחות היפוך טמפרטורה, חשוב להבין תחילה כל ההיבטים של תופעה זו, מה שהופך אותה למרכיב חשוב במחקר המטאורולוגיה, שדה משנה משמעותי בתוכו גאוגרפיה.