Inversion vejrforhold
En inversionsvejrssituation er en vejrsituation, der er kendetegnet ved en omvendelse ( latin : inversio ) af den sædvanlige lodrette temperaturgradient i atmosfæren : De øverste luftlag er varmere end de nederste. Området, hvor denne inversion forekommer, kaldes inversionslaget .
Når lufttemperaturen stiger med højden, dannes en stabil lagdeling i troposfæren, og den naturlige konvektion stopper.
Betingelserne for inversion vejrforholdene er påvirket af topografien af terrænet. De forekommer hyppigere i bjergene end i lavlandet.
betydning
Inversionen beskytter det nedre luftlag fra det øverste, hvilket kaldes stabil lagdeling . Dette skyldes den højere tæthed af det koldere luftlag, som holder det på jorden og i vid udstrækning undertrykker den turbulente blanding med det varmere luftlag over. De kolde luftbobler på jorden forårsaget af inversioner er ansvarlige for kolde optegnelser over hele verden.
Da den sædvanlige lodrette luftudveksling undertrykkes af inversionslaget, er der en ophobning af luftforurenende stoffer i det køligere, nedre lag i industriområder og over storbyområder . En særlig stærk manifestation af sådan luftforurening , der forekommer især i byområder, er smog . Over inversionslaget øges derimod afstandssynet betydeligt, hvorved udsigten til et stort tågeområde nær jorden normalt afsløres.
Inversion vejrforhold ændrer også formeringsforholdene for radiobølger , da disse reflekteres tilbage i det tættere medium, her den kolde jordluft, ved densitetsovergangen ( total refleksion ). Radioamatører bruger denne effekt til at øge rækkevidden af deres signaler. Når FM- transmissionstjeneste fører til overreach . På samme grundlag favoriserer en inversionsvejrssituation udbredelsen af lyd nær jorden. Dette er brudt ned mod jorden og kan spredes over store afstande. Den lydens hastighed er større i varm luft end i kold luft.
Arter og deres dannelse
Tropopause
En meget stabil inversion dannes af tropopausen og forklares med den langsomt stigende ozonkoncentration i en højde på 10 til 15 kilometer . Ozon absorberer den meget kortbølgede UV-B-del af solstrålingen og fører således til en temperaturstigning i modsætning til den generelle tendens mod et fald i temperaturen.
Strålingsinversion / jordinversion
Forenklet forklaring
Normalt falder lufttemperaturen med stigende højde, da luften tæt på jorden opvarmes ved kontakt med jorden, mens højere lag af luft mister strålevarme til rummet.
Men hvis røggasser fra varmesystemer og biler udstødes, når der ikke er vind og fører til øgede støvkoncentrationer i lagene af luft over bosættelsesområder, filtrerer støvet sollyset og varmer den omgivende luft. Især om vinteren kan støvkoncentrationen øges i en sådan grad, at det berørte luftlag varmes op over luftens niveau tæt på jorden, hvilket resulterer i en inversionsposition.
Så længe støvlaget opvarmes tilstrækkeligt af solens stråler, og samtidig reduceres den sædvanlige opvarmning af jorden, forbliver inversionsvejret. En ændring i situationen kan ofte ofte kun fremkaldes af en opadgående vind.
Så længe den " kolde luft sø" tæt på jorden og "tågen" ovenfor forbliver, samler bilens udstødningsgasser og andre forurenende stoffer sig også tæt på jorden og fører sammen med jordtåge til smog .
Detaljeret forklaring
En strålingsinversion påvirker normalt kun den umiddelbare nærhed til jorden og kaldes derfor også en jordinversion . Det er forårsaget af stråling og dermed afkøling af jordens overflade og forekommer hovedsageligt i efteråret og vinteren højtryks vejrforhold, da temperaturen da er særlig lav, og manglen på skydække favoriserer afkøling om natten.
Omkring tidspunktet for det daglige maksimale lufttemperatur, dvs. mellem kl. 12 og klokken tre, opvarmes jordoverfladen stærkt, hvilket også opvarmer luften over den. På grund af den adiabatiske temperaturgradient nær jorden og den deraf følgende ustabile lagdeling af atmosfæren blandes luftlagene nær jorden gennem konvektive processer. Men når tiden på dagen stiger, falder solstrålingen og dermed opvarmningen af jordens overflade. Da strålingsbalancen endelig bliver negativ, begynder jordens overflade og dermed luftlagene nær jorden at køle ned. Dette resulterer i sidste ende i en oprindeligt svag inversion om aftenen, hvilket praktisk talt forhindrer den lodrette udveksling af luft. De varmere lag af luft i højere højder, der genereres i løbet af dagen, kan ikke forhindre jorden i at køle ned, hvilket fortsætter med at udvikle sig. Vinden, som normalt er svagere, bidrager også til dette og øger tendensen til afkøling. En flere hundrede meter tyk inversion kan derefter have udviklet sig tidligt om morgenen. Derefter nedbrydes det igen om morgenen med stigende solstråling og er helt væk igen senest ved middagstid. Røgningslaget , som uundgåeligt opstår, når inversionen nedbrydes, med en ustabil lagdeling på jorden og en inversion over den, varer længere, jo tykkere er inversionslaget . Denne tilstand, også kendt som løftede jordinversioner, eksisterer normalt kun i korte perioder, så der ikke forekommer nogen væsentlig ophobning af forurenende stoffer.
Jo svagere vinden og jo bedre strålingen er, desto stærkere bliver den resulterende strålingsinversion. Visse dal- og bassinplaceringer har derfor en særlig høj tendens til inversion. En sådan inversion dannes næsten hver nat, især når der er lidt uklarhed. Hvis temperaturerne er under frysepunktet af vand, vil frost forekomme . Kun en kraftig vind kan forhindre eller i det mindste svække dette og er derfor et vigtigt træk, især for landmænd, på overskyet efterår og især foråret.
Hvis der også opstår en stråletåge, kan den øgede albedo også føre til en længerevarende strålingsinversion, som derefter normalt varer i flere dage. Dette forklarer også et noget sjældnere tilfælde af strålingsinversion øverst i dislag. Da albedoen er meget høj her, og vanddråberne stråler stærkt, kan lufttemperaturen falde så langt, at der også opstår en inversion. Disse højdeinversioner forårsaget af stråling er tæt forbundet med tåge- eller tågelagets stabilitet og forsvinder derfor med det. Som regel synker sådanne inversioner oprindeligt til jordoverfladen, da jordens overflade ikke længere opvarmes af solstråling og derfor køler ned.
Strålingsinversionspositioner favoriserer dannelsen af industriel sne .
Et eksempel på jordinversion er fænomenet med dannelsen af et skylag mellem dalbunden og bjergtoppene, der er dokumenteret i Ober- og Ostallgäu og Kleinwalsertal med udtrykket obheiter (= "over munter"), hvorved det er køligt og overskyet under skyerne, men meget varmere over skyerne og er solrigt. Denne vejrforhold er især almindelig om efteråret og er meget populær blandt bjergturister på grund af den brede udsigt over bjergene, der er forbundet med den.
Vask inversion
Hvis luftlag med stor tykkelse lukkes i deres højde, bliver effekten af de forskellige banelængder for de enkelte luftpakker og dermed deres forskellige afkøling i henhold til den respektive temperaturgradient tydelig . En synkende , krympning eller nedsynkning inversion optræder , som også er kendt som højden inversion på grund af sin store højde i forhold til andre inversion lag .
Når lufttrykket sænkes, stiger lufttrykket , og da luften er komprimerbar, falder lagtykkelsen følgelig, hvilket svarer til at øge lufttætheden . Hver luftpakke inden i dette luftlag sænkes uafhængigt af hinanden og oplever derfor en specifik temperaturstigning. Jo større forskellen i højden luftpakken dækker, jo større er denne stigning. Da en luftpakke i den overordnede kant af det overvejede luftlag bevæger sig imidlertid længere end en luftpakke i bunden af laget, stiger dens temperatur imidlertid også kraftigere. Dette ændrer temperaturgradienten inden for det derefter dybere lag sammenlignet med det tidligere højere lag, som er beregnet til at illustrere et eksempel.
Hvis man ser på en tør adiabatisk stratificeret atmosfære med en temperatur på ti grader Celsius på jorden, er der et temperaturfald som vist i højre figur ved den sorte linje. Det viser et lag luft, der er sænket fra en højde på seks til otte kilometer til en højde på en til to kilometer. Lagtykkelsen og -sænkningen er ikke realistisk, og halvering af tykkelsen svarer ikke til den reelle reduktion i lufttryk, så det blev bestemt vilkårligt for enkelhedens skyld. Fire punkter blev især fremhævet i diagrammet, der hver udgjorde den øverste og nedre kant af luftlaget. Inden sænkningen havde luftlaget en temperatur på -75 ° C (A) på oversiden og -70 ° C (B) på undersiden. Dette svarer til en ekstraordinært subadiabatisk temperaturgradient på kun to og en halv grad Celsius pr. Kilometer, hvilket dog i det mindste er tendensen en forudsætning for dannelsen af en synkende inversion. Dette efterfølges af sænkning af luftlaget, hvorved ændringer fra A til C og fra B til D bør overvejes. Det sænkede luftlag har derefter en temperatur på -20 ° C (D) på undersiden og -15 ° C (C) på oversiden. Temperaturen stiger her med fem grader Celsius pr. Kilometer.
En sådan temperaturomdannelse forekommer kun under markante højtryksvejrforhold, især i det sene efterår og vinter. Men selv om sænkningen ikke skulle være tilstrækkelig til at generere en inversion, svækker den i det mindste temperaturgradienten og bidrager således til en yderligere stabilisering af atmosfæren. Dette fører ofte til flere synkeinversioner, der ligger oven på hinanden, hvilket medfører en ret kompleks stratificering af atmosfæren. Passatin-versionen er et vigtigt og forholdsvis stabilt specielt tilfælde af den synkende inversion . I det modsatte tilfælde af en stigning i luftlaget kan en inversion, uanset dens oprindelse, reduceres, men i det mindste øges gradienten, og inversionen svækkes.
Nedstigningsinversioner bliver synlige gennem deres virkning som en skybarriere, fordi en lodret spredning af en sky stopper brat i bunden. Luftfugtigheden er også størst der, mens den har et minimum på grund af den adiabatiske opvarmning på oversiden af inversionslaget. Det bemærkes også især, at hvis højden på inversionslaget er tilstrækkelig lav, kan det observeres, at det ofte er meget varmere i bjergene end i dalene. En stigning i højden på en kilometer kan ofte resultere i en temperaturstigning på 15 ° C.
Slip-on inversion
En glidning eller turbulensinversion er forårsaget af fremføring , dvs. introduktion af luftmasser i det vandrette plan.
En stærk vind forårsager en blanding af den oprindeligt subadiabatiske lagdelte atmosfære. Denne ustabilitet med stærk lodret bevægelse af luften fører til en stigende tilgang af temperaturgradienten til en adiabatisk lagdeling inden i blandingszonen. Imidlertid har temperaturgradienten over denne zone ikke ændret sig og er stadig subadiabatisk, hvilket forårsager en inversion i forhold til blandingszonen. Fænomenet opstår normalt når, når en varm front nærmer sig, oprindeligt kun de øverste lag af luft registrerer en tilstrømning af varm luft, mens den endnu ikke har nået jorden. Dette er især tilfældet i højtryksområder over havet.
I modsætning til en synkende inversion er luftfugtigheden højest her på den øvre side af inversionslaget, da de indbragte luftmasser normalt indeholder mere fugt end den kolde luft, der tidligere var lagret der, og konvektionsfænomenerne forårsagede en konstant transport af fugt opad . Under inversionen dannes ofte stratus eller stratocumulus skyer i tilfælde af stærk turbulens og cumulus skyer i tilfælde af svag turbulens. Også i tilfælde af foehn forekommer der ofte glideforskydninger kombineret med de foehn-skyer, der er typiske for dette .
litteratur
- Malberg H. (2002): Meteorologi og klimatologi. En introduktion. 4. udgave. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg New York. ISBN 3-540-42919-0 .
Weblinks
- Andreas Kalt: Læringsmodul "Stratifikationstilstande i atmosfæren". Vand i atmosfæren. I: WEBGEO basics / klimatologi. Institut for Fysisk Geografi (IPG) ved universitetet i Freiburg , adgang den 14. december 2010 .
Individuelle beviser
- ↑ Wien Air Quality Report 1987-1998. (PDF) I: wien.gv.at. City of Vienna , MA 22 , s. 24f , adgang til den 3. januar 2016 .
- ↑ Gottfried Hoislbauer: Bark lav i Oberösterreich centrale område og deres afhængighed af miljømæssige påvirkninger . I: Stapfia . 1979, s. 12 ( PDF på ZOBODAT [adgang til 3. januar 2016]).
- ↑ Vejr og klima - Tysk vejrtjeneste - Dagens emne - Arkiv - Industriel sne. I: dwd.de. Tysk vejrtjeneste , adgang til den 22. december 2016 .
- ↑ Hvad er industriel sne, og hvordan skabes den? - Vejrkanal Kachelmann. I: wetterkanal.kachelmannwetter.com. Hentet 22. december 2016 .