Биографии 

К чему приводит явление температурной инверсии. Температурная инверсия. Различают два типа инверсии

Температурный градиент атмосферы может изменяться в широких пределах. В среднем он равен 0,6°/100 м. Но в тропической пустыне вблизи поверхности земли он может достигать 20°/100 м. При температурной инверсии температура с высотой увеличивается и температурный градиент становится отрицательным, т. е. может быть равен, например, -0,6°/100 м. Если температура воздуха одинакова на всех высотах, то температурный градиент равен нулю. В этом случае говорят, что атмосфера изотермична.[ ...]

Температурные инверсии определяют во многих горных системах континентальных областей обратное расположение вертикальных почвенных зон. Так, в Восточной Сибири у подножия и в нижних частях склонов некоторых гор располагаются инверсионные тундры, далее идут горные таежные леса и выше снова горные тундры. Инверсионные тундры охлаждаются только в определенные сезоны, а в остальное время года они значительно теплее «верхних» тундр и используются в земледелии.[ ...]

Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-400 м от поверхности Земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более четырех тысяч человек, до десяти тысяч человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию - сокращение выбросов загрязняющих веществ.[ ...]

Инверсии температурные 12 Иод, определение в воздухе 30 сл.[ ...]

С температурными инверсиями связаны случаи массовых отравлений населения в периоды токсических туманов (долина р. Мане в Бельгии, не- ■¿однократно в Лондоне, Лос-Анджелесе и др.).[ ...]

Иногда температурные ¡инверсии распространяются на большие площади земной (поверхности. Область их распространения ¡обычно совпадает с областью распространения антициклонов, ¡которые возникают ¡в зонах высоких ¡барометрических (Давлений.[ ...]

Синоним: температурная инверсия. ИНВЕРСИЯ ТРЕНИЯ. См. турбулентная инверсия.[ ...]

Радиационная инверсия и инверсия оседания могут иметь место в атмосфере одновременно. Такая ситуация показана типичным температурным профилем на рис. 3.10, в. Одновременное наличие двух типов инверсии приводит к явлению, называемому ограниченной струей, которое будет рассмотрено в последующих разделах. Интенсивность и продолжительность инверсии зависят от сезона. Осенью и зимой, как правило, имеют место продолжительные инверсии, и число их велико. На инверсии оказывает влияние и топография. Например, холодный воздух, оказавшийся ночью между гор, может быть заперт в долине теплым воздухом, расположенным над ним. До тех пор пока Солнце на следующий день не окажется непосредственно над долиной, воздух в ней не сможет получить достаточно тепла, чтобы разрушить инверсию. Колорадо) зимой, например, около половины всех инверсий держится весь день .[ ...]

А - при отсутствии инверсии температура воздуха с высотой снижается; Б - расположение температурной инверсии, когда холодный воздух захвачен под теплым слоем. В инверсионном слое обычный градиент температуры изменен в обратном направлении; В - ночные минимальные; Г - ссорошее местоположение для с ада; Д - теплый участок склона, образовавшийся в результате характера цирпуляции воздуха.[ ...]

Под влиянием холодных зим и температурных инверсий почвы зимой глубоко промерзают, весной - медленно прогреваются. По этой причине слабо протекают микробиологические процессы, и несмотря на высокое содержание гумуса в почве, необходимо внесение повышенных норм органических удобрений (навоза, торфа и компостов) и легкодоступных растениям минеральных удобрений.[ ...]

Типичный дневной ¡цикл изменения температурного градиента над открытой местностью в безоблачный день начинается с образования неустойчивой скорости падения температуры, усиливающейся днем благодаря интенсивному тепловому излучению солнца, что приводит,к возникновению сильной турбулентности. Непосредственно перед или вскоре после захода солнца приземный слой воздуха быстро охлаждается и возникает устойчивая скорость падения температуры (повышение температуры ¡с высотой). В течение ночи интенсивность и глубина этой инверсии возрастают, достигая максимума между полуночью и тем временем суток, когда земная поверхность имеет минимальную температуру. В течение этого периода атмосферные загрязнения эффективно задерживаются внутри слоя инверсий или ниже его благодаря слабому или полному отсутствию рассеивания загрязнений по вертикали. Следует отметить, что,в условиях застоя загрязнители, сбрасываемые у поверхности земли, не распространяются в верхние слои воздуха и, наоборот, выбросы из высоких труб в этих условиях большей частью не проникают в ближайшие к земле слои воздуха (Church, 1949). С наступлением дня земля начинает нагреваться и инверсия постепенно ликвидируется. Это может привести к «фумигации» (Hewso n a. Gill, 1944) благодаря тому, что загрязнения, попавшие в течение ночи в верхние слои воздуха, начинают быстро перемешиваться и устремляются вниз. Поэтому в ранние предполуденные часы, предшествующие полному развитию турбулентности, заканчивающей дневной цикл и обеспечивающей мощное перемешивание, часто возникают высокие концентрации атмосферных загрязнений. Этот цикл может быть нарушен или изменен при наличии облаков или осадков, препятствующих интенсивной конвекции в дневные часы, но могущих также препятствовать и возникновению сильной инверсии в ночное время.[ ...]

Возможны два других типа локальных инверсий. Одна из них связана с морским бризом, упомянутым выше. Нагревание воздуха в утренние часы над сушей приводит к потоку более холодного воздуха по направлению к суше от океана или достаточно большого озера. В результате более теплый воздух поднимается вверх, а холодный занимает его место, создавая инверсионные условия. Инверсионные условия создаются также при прохождении теплого фронта над большим континентальным участком суши. Теплый фронт часто имеет тенденцию «подминать под себя» более плотный и более холодный воздух, расположенный перед ним, создавая таким образом локальную температурную инверсию. Прохождение холодного фронта, перед которым расположена область теплого воздуха, приводит к такой же ситуации.[ ...]

Веерообразная форма струн возникает при температурной инверсии. Ее форма напоминает извивающуюся реку, которая постепенно расширяется с удалением от трубы.[ ...]

В небольшом американском городе Доноре такая температурная инверсия вызвала заболевания около 6000 человек (42,7% от всего населения), причем у некоторых (10%) проявились симптомы, свидетельствующие о необходимости госпитализации этих людей. Иногда последствия длительной температурной инверсии можно сравнить с эпидемией: в Лондоне во время одной из таких длительных инверсий умерли 4000 человек.[ ...]

Веерообразная струя (рис. 3.2, в, г) образуется при температурной инверсии или при температурном градиенте, близком к изотермическому, что характеризует очень слабое вертикальное перемешивание. Образованию веерообразной струи благоприятствуют слабые ветры, чистое небо и снежный покров. Такая струя наиболее часто наблюдается в ночное время.[ ...]

Веерообразная форма дымового облака существует при инверсиях и при температурных градиентах, близких к изотермическим. Такая структура атмосферы наблюдается в ночное время, когда температура земной поверхности ниже температуры воздуха. Веерообразное облако совсем не касается земной поверхности. Несмотря на эт о, веерообразная структура представляет опасность с точки зрения загрязнения атмосферы, так как рассеивание идет главным образом в горизонтальном направлении и поллюанты сохраняются в нижних слоях атмосферы, не поднимаясь вверх. При выбросах из невысоких дымовых труб максимальная концентрация поллюантов наблюдается в этих случаях далеко от источников загрязнения.[ ...]

При неблагоприятных метеорологических ситуациях, таких как температурная инверсия, повышенная влажность воздуха и атмосферные осадки, накопление загрязнения может происходить особенно интенсивно. Обычно в приземном слое температура воздуха уменьшается с высотой, при этом происходит вертикальное перемешивание атмосферы, уменьшающее концентрацию загрязнения в приземном слое. Однако при некоторых метеорологических условиях (например при интенсивном охлаждении поверхности земли в ночное время) происходит так называемая температурная инверсия, т. е. изменение хода температуры в приземном слое на обратный- с увеличением высоты температура увеличивается. Обычно такое состояние сохраняется короткое время, однако в ряде случаев температурная инверсия может наблюдаться в течение нескольких дней. При температурной инверсии воздух вблизи от поверхности земли оказывается как бы заключенным в ограниченный объем, и могут возникать весьма высокие концентрации загрязнения вблизи земной поверхности, способствующие повышенному загрязнению изоляторов .[ ...]

Величина 1 /л/Б увеличивается с уменьшением устойчивости. Для инверсии с у -6,5 К/км 1/1 5 = 41 с, хотя для нормального температурного градиента с V = +6,5 К/км 1/л/ 5 = 91 с. Таким образом, при II = 10 м/с и нормальных температурных градиентах воздушный поток может преодолеть препятствие высотой 545 м, а для соответствующих условий инверсии - только 245 м. Если же воздушный поток не обладает необходимой кинетической энергией, чтобы подняться над препятствием, то он отклоняется и течет поперек изобар по направлению к более низкому давлению, приобретая тем самым кинетическую энергию . По прошествии некоторого времени это отклонение может распространиться достаточно далеко вверх по течению и обеспечить воздушный поток энергией, необходимой для подъема над препятствием. Это означает, что изэнтропические поверхности (поверхности равной потенциальной температуры) поднимаются над препятствием так, что воздух может течь параллельно им. На подветренной стороне хребта избыток энергии может проявляться в виде волн в воздушном потоке (кинетическая энергия) или переходить в потенциальную энергию вследствие отклонения воздуха по направлению к более высокому давлению.[ ...]

Бурназян А. И. и др. Загрязнение приземного слоя атмосферы при температурных инверсиях.[ ...]

ГОРИЗОНТ ПЫЛИ. Верхняя граница слоя пыли (или дыма), лежащего под температурной инверсией. При наблюдении с высоты создается впечатление горизонта.[ ...]

При некоторых неблагоприятных метеорологических условиях (слабый ветер, температурная инверсия) выброс вредных веществ в атмосферу приводит к массовым отравлениям. Примером массовых отравлений населения являются катастрофы в долине реки Маас (Бельгия, 1930 г.), в г. Доноре (штат Пенсильвания, США, 1948 г.). В Лондоне массовые отравления населения во время катастрофического загрязнения атмосферы наблюдались неоднократно - в 1948, 1952, 1956, 1957, 1962 гг.; в результате этих событий погибло несколько тысяч человек, многие получили тяжелые отравления.[ ...]

Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных промышленных центрах при неблагоприятных погодных условиях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300-400 м) вместо обычного понижения.[ ...]

Особенно неблагоприятны для рассеивания вредных веществ в воздухе местности с преобладанием слабых ветров или штилей. В этих условиях возникают температурные инверсии, при которых наблюдается избыточное накопление вредных веществ в атмосфере. Примером такого неблагоприятного расположения является Лос-Анджелес, зажатый между горным хребтом, который ослабляет ветер и мешает оттоку загрязненного городского воздуха, и Тихим океаном. В этом городе температурные инверсии случаются в среднем 270 раз в год, причем 60 из них сопровождаются очень высокими концентрациями вредных веществ в воздухе .[ ...]

Способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии (отклонение от адиабатности). Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что вредные выбросы не могут подниматься выше определенного потолка. В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы. Для приземной инверсии особое значение имеет повторяемость высот верхней границы, для приподнятой инверсии - повторяемость нижней границы.[ ...]

Необходимо избегать строительства предприятий со значительными выбросами вредных веществ на площадках, где может происходить длительный застой примеси при сочетании слабых ветров с температурными инверсиями (например, в глубоких котловинах, в районах частого образования туманов, в частности в районах с суровой зимой, ниже плотин гидроэлектрических станций, а также в районах возможного возникновения смогов).[ ...]

Условиями, способствующими образованию фотохимического тумана при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха реактивными органическими соединениями и оксидами азота, являются обилие солнечной радиации, температурные инверсии и малая скорость ветра.[ ...]

Типичным примером острого провоцирующего влияния атмосферных загрязнений являются случаи токсических туманов, возникавших в разное время в городах разных континентов мира. Токсические туманы появляются в периоды температурных инверсий с низкой ветровой активностью, т. е. в условиях, способствующих накоплению промышленных выбросов в приземном слое атмосферы. В периоды токсических туманов регистрировалось увеличение загрязнения, тем более значительное, чем длительнее сохранялись условия для воздушного застоя (3-5 суток). В периоды токсических туманов увеличивалась смертность лиц, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми и легочными заболеваниями, а среди обратившихся за медицинской помощью регистрировались обострения этих заболеваний и появление новых случаев. Вспышки бронхиальной астмы описаны в ряде населенных мест при появлении специфических загрязнений. Можно предположить появление острых случаев аллергических заболеваний при загрязнении воздуха такими биологическими продуктами, как белковая пыль, дрожжи, плесени и продукты их жизнедеятельности. Примером острого воздействия загрязнения атмосферного воздуха являются случаи фотохимического тумана при сочетании факторов: выбросы автотранспорта, высокая влажность, штилевая погода, интенсивное ультрафиолетовое излучение. Клинические проявления: раздражение слизистой глаз, носа, верхних дыхательных путей.[ ...]

Измерения на теле- и радиомачтах, а также специальные аэрологические наблюдения, проведенные в последние годы, позволяют сделать ряд выводов о строении пограничного слоя атмосферы над городом. Анализ опытных данных показывает, что в периоды, когда за городом наблюдается инверсия при наличии острова тепла температурная стратификация среди застройки до высоты нескольких десятков метров близка к равновесной или слегка неустойчивой. Следовательно, над городом более вероятно образование приподнятых слоев инверсии. Остров тепла, как отмечено Секигути в книге «Климаты городов» (Urban climates, 1970), распространяется в ночное время до уровня, примерно равного 3-4 высотам зданий.[ ...]

При разработке вязких нефтей и битумов скважинами термических методов происходит локальное нарушение естественного термического градиента по разрезу, которое приводит к изменению химического состава подземных вод вышележащих горизонтов и ухудшению их качества. Такие инверсии температурного режима недр также являются слабоизученными, а регламентация этого вида антропогенных воздействий остается за рамками нормативных документов.[ ...]

Таким образом, нигде на территории СССР не создаются столь неблагоприятные метеорологические условия для переноса и рассеивания выбросов от низких источников выбросов, как на территории БАМ. Расчеты показывают, что за счет, высокой повторяемости застойных условий в большом слое атмосферы и мощных температурных инверсий при одинаковых параметрах выбросов уровень загрязнения атмосферы в городах и поселках БАМ может быть в 2-3 раза выше, чем на Европейской территории страны. В связи с этим охрана воздушного бассейна от загрязнения вновь осваиваемой территории, прилегающей к БАМ, является особенно важной.[ ...]

Вероятно, самым печально известным районом смогов в мире является Лос-Анжелос. Дымовых труб в этом городе хватает с избытком. Кроме того, здесь имеется огромное число автомобилей. Заодно с этими щедрыми поставщиками дыма и копоти действуют оба элемента образования смога, которые сыграли такую важную роль в Доноре: температурные инверсии и гористый характер местности.[ ...]

Промышленные предприятия, городской транспорт и теплогенерирующие установки являются причиной возникновения (в основном, в городах) смога: недопустимого загрязнения обитаемой человеком наружной воздушной среды вследствие выделения в нее указанными источниками вредных веществ при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра, температурная инверсия и др.).[ ...]

Важнейшим элементом климата горных районов, несомненно, является температура. В большинстве горных областей мира ведутся подробные наблюдения температуры и имеется множество статистических исследований изменения температуры с высотой. Это изменение представляет собой сложную проблему при составлении климатических атласов в силу резких температурных градиентов на небольших расстояниях и их сезонной изменчивости . В некоторых недавно проведенных исследованиях температур в горах, например в и , для того чтобы связать температуры с высотой и отделить влияние инверсий от эффектов, обусловленных крутизной склонов, применяется регрессионный анализ. Пильке и Меринг , пытаясь уточнить пространственное распределение температуры для одной из областей в северо-западной Виргинии, использовали линейный регрессионный анализ средних месячных температур как функции высоты. Они показали, что корреляции максимальны (г=-0,95) летом, как это обычно бывает на средних высотах. Зимой инверсии на низких уровнях вкосят большую изменчивость, и, если подобрать подходящие полиномиальные функции или же использовать потенциальные температуры, можно получить лучшие оценки . С целью составления топоклиматических карт для Западных Карпат был аналогичным образом разработан ряд уравнений регрессии . Для этого, как описано в п. ,2В4, используются отдельные уравнения регрессии для различных профилей склона. Заметим, что имеется мало попыток описать изменения горной температурь) при. помощи какой-либо более общей статистической модели.[ ...]

Проводимые за рубежом комплексные эксперименты характеризуются хорошей инструментальной оснащенностью, применением - оптимального набора анализаторов и пробоотборных систем, определением наряду,с концентрацией компонентов-загрязнителей метеорологических параметров, наличием информации об уровне солнечно! ? радиации, а также о показателях устойчивости атмосферы в пограничном слое: температурной.стратификации, профиле скорости ветра, высоте границы инверсий и т. д.[ ...]

Основной причиной образования фотохимического тумана является сильное загрязнение городского воздуха газовыми выбросами предприятий химической промышленности и транспорта и главным образом выхлопными газами автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе, где скопилось свыше 4 млн. автомобилей, они выбрасывают в воздух около 1 тыс. т этого газа в сутки. Кроме того, здесь часты температурные инверсии (до 260 дней в году), способствующие застою воздуха над городом. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Многие из этих реакций создают вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Основные компоненты фотохимического смога - фотооксиданты (озон, органические перекиси, нитраты, нитриты, пероксилацетилнитрат), окислы азота, окись и двуокись углерода, углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, метанол и т. д. Эти вещества в меньших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов, в фотохимическом смоге их концентрация часто намного превышает предельно допустимые нормы.[ ...]

Углеводороды, диоксид серы, оксид азота, сероводород и другие газообразные вещества, попадая в атмосферу, относительно быстро из нее удаляются. Углеводороды удаляются из атмосферы за счет растворения в воде морей и океанов и последующих фотохимических и биологических процессов, происходящих при участии микроорганизмов в воде и почве. Диоксид серы и сероводород, окисляясь до сульфатов, осаждаются на поверхности земли. Обладая кислотными свойствами, они являются источниками коррозии различных сооружений из бетона и металла, разрушают также изделия из пластических масс, искусственных волокон, тканей, кожи и т. д. Значительное количество диоксида серы поглощается растительностью и растворяется в воде морей и океанов. Оксид углерода доокисляется до диоксида углерода, который интенсивно поглощается растительностью в процессе фотохимического синтеза. Оксиды азота удаляются за счет восстановительных и окислительных реакций (при сильной солнечной радиации и температурной инверсии они образуют опасные для, дыхания смоги).[ ...]

Иосино выделил четыре синоптических типа распределения давления, которые вызывают бору. Зимой она большей частью связана с циклоном над Средиземным морем или антициклоном над Европой. Летом циклонические системы бывают реже и антициклон может располагаться дальше к западу. При любой системе градиентный ветер должен быть от восточного до северо-восточного. Для развития и сохранения боры требуются одновременно подходящий градиент давления, застой холодного воздуха восточнее гор и его перетекание через горы, преобразующее потенциальную энергию в кинетическую . Бора лучше всего развивается там, где Динарские горы узкие и близко подходят к побережью, как, например, в Сплите. Это увеличивает температурный градиент между прибрежной и внутренней частями страны и усиливает эффект нисходящего ветра. Динарские горы имеют высоту более 1000 м, и низкие перевалы, такие, как перевал у Синя, также благоприятствуют местному усилению боры. В дни, когда есть бора, слой инверсии обычно расположен между 1500- 2000 м на наветренной стороне гор и на том же или более низком уровне на подветренной стороне .

Подобно тому, как в почве или в воде нагревание и охлаждение передаются от поверхности в глубину, так и в воздухе нагревание и охлаждение передаются из нижнего слоя в более высокие слои. Следовательно, суточные колебания температуры должны наблюдаться не только у земной поверхности, но и в высоких слоях атмосферы. При этом, подобно тому как в почве и в воде суточное колебание температуры убывает и запаздывает с глубиной, в атмосфере оно должно убывать и запаздывать с высотой.

Нерадиационная передача тепла в атмосфере происходит, как и в воде, преимущественно путем турбулентной теплопроводности, т. е. при перемешивании воздуха. Но воздух более подвижен, чем вода, и турбулентная теплопроводность в нем значительно больше. В результате суточные колебания температуры в атмосфере распространяются на более мощный слой, чем суточные колебания в океане.

На высоте 300 м над сушей амплитуда суточного хода температуры около 50% амплитуды у земной поверхности, а крайние значения температуры наступают на 1,5--2 часа позже. На высоте 1 км суточная амплитуда температуры над сушей 1--2°, на высоте 2--5 км 0,5--1°, а дневной максимум смещается на вечер. Над морем суточная амплитуда температуры несколько растет с высотой в нижних километрах, но все же остается малой.

Небольшие суточные колебания температуры обнаруживаются даже в верхней тропосфере и в нижней стратосфере. Но там они определяются уже процессами поглощения и излучения радиации воздухом, а не влияниями земной поверхности.

В горах, где влияние подстилающей поверхности больше, чем на соответствующих высотах в свободной атмосфере, суточная амплитуда убывает с высотой медленнее. На отдельных горных вершинах, на высотах 3000 м и больше, суточная амплитуда еще может равняться 3--4°. На высоких обширных плато суточная амплитуда температуры воздуха того же порядка, что и в низинах: поглощенная радиация и эффективное излучение здесь велики, так же как и поверхность соприкосновения воздуха с почвой. Суточная амплитуда температуры воздуха на станции Мургаб на Памире в среднем годовом 15,5°, тогда как в Ташкенте 12°.

Инверсии температуры

В предыдущих параграфах мы неоднократно упоминали об инверсиях температуры. Теперь остановимся на них несколько подробнее, поскольку с ними связаны важные особенности в состоянии атмосферы.

Падение температуры с высотой можно считать нормальным положением вещей для тропосферы, а инверсии температуры -- отклонениями от нормального состояния. Правда, инверсии температуры в тропосфере -- частое, почти повседневное явление. Но они захватывают воздушные слои достаточно тонкие в сравнении со всей толщей тропосферы.

Инверсию температуры можно характеризовать высотой, на которой она наблюдается, толщиной слоя, в котором имеется повышение температуры с высотой, и разностью температур на верхней и нижней границах инверсионного слоя -- скачком температуры. В качестве переходного случая между нормальным падением температуры с высотой и инверсией наблюдается еще явление вертикальной изотермии, когда температура в некотором слое с высотой не меняется.

По высоте все тропосферные инверсии можно разделить на инверсии приземные и инверсии в свободной атмосфере.

Приземная инверсия начинается от самой подстилающей поверхности (почвы, снега или льда). Над открытой водой такие инверсии наблюдаются редко и не так значительны. У подстилающей поверхности температура самая низкая; с высотой она растет, причем этот рост может распространяться на слой в несколько десятков и даже сотен метров. Затем инверсия сменяется нормальным падением температуры с высотой.

Инверсия в свободной атмосфере наблюдается в некотором слое воздуха, лежащем на той или иной высоте над земной поверхностью (рис.5.20). Основание инверсии может находиться на любом уровне в тропосфере; однако наиболее часты инверсии в пределах нижних 2 км (если не говорить об инверсиях на тропопаузе, собственно уже не тропосферных). Толщина инверсионного слоя также может быть самой различной -- от немногих десятков до многих сотен метров. Наконец, скачок температуры на инверсии, т. е. разность температур на верхней и нижней границах инверсионного слоя, может колебаться от 1° и меньше до 10--15° и больше.

Заморозки

Важное в практическом отношении явление заморозков связано как с суточным ходом температуры, так и с непериодическими ее понижениями, причем обе эти причины обычно действуют совместно.

Заморозками называют понижения температуры воздуха ночью до нуля градусов и ниже в то время, когда средние суточные температуры уже держатся выше нуля, т. е. весной и осенью.

Весенние и осенние заморозки могут иметь самые неблагоприятные последствия для садовых и огородных культур. При этом необязательно, чтобы температура опускалась ниже нуля в метеорологической будке. Здесь, на высоте 2 м, она может остаться несколько выше нуля; но в самом нижнем, при почвенном слое воздуха она в это же время падает до нуля и ниже, и огородные или ягодные культуры повреждаются. Бывает и так, что температура воздуха даже и на небольшой высоте над почвой остается выше нуля, но сама почва или растения на ней охлаждаются путем излучения до отрицательной температуры и на них появляется иней. Это явление называется заморозком на почве и также может погубить молодые растения.

Заморозки чаще всего бывают, когда в данный район приходит достаточно холодная воздушная масса, например арктического воздуха. Температура в нижних слоях этой массы днем все-таки выше нуля. Ночью же температура воздуха падает в суточном ходе ниже нуля, т. е. наблюдается заморозок.

Для заморозка нужна ясная и тихая ночь, когда эффективное излучение с поверхности почвы велико, а турбулентность мала и воздух, охлаждающийся от почвы, не переносится в более высокие слои, а подвергается длительному охлаждению. Такая ясная и тихая погода обычно наблюдается во внутренних частях областей высокого атмосферного давления, антициклонов.

Сильное ночное охлаждение воздуха у земной поверхности приводит к тому, что с высотой температура повышается. Другими словами, при заморозке имеет место приземная инверсия температуры.

Заморозки чаще происходят в низинах, чем в возвышенных местах или на склонах, так как в вогнутых формах рельефа ночное понижение температуры усилено. В низких местах холодный воздух больше застаивается и длительнее охлаждается.

Поэтому заморозок нередко поражает сады, огороды или виноградники в низкой местности, в то время как на склонах холма они остаются неповрежденными.

Последние весенние заморозки наблюдаются в центральных областях Европейской территории СНГ в конце мая -- начале июня, а уже в начале сентября возможны первые осенние заморозки (карты VII, VIII).

В настоящее время разработаны достаточно эффективные средства для защиты садов и огородов от ночных заморозков. Огород или сад укутывается дымовой завесой, которая понижает эффективное излучение и уменьшает ночное падение температуры. Грелками разного рода можно подогревать нижние слои воздуха, накопляющегося в приземном слое. Участки с садовыми или огородными культурами можно закрывать на ночь особой пленкой, расставлять над ними соломенные или пластикатовые навесы, также уменьшающие эффективное излучение с почвы и растений, и т. д. Все такие меры следует принимать, когда уже с вечера температура достаточно низка и, согласно прогнозу погоды, предстоит ясная и тихая ночь.

Плавное убывание температур с высотой следует считать только общим свойством тропосферы. Очень часто наблюдается такая стратификация воздуха, при которой в направлении вверх температура или не падает, или даже повышается. Возрастание температуры с высотой над земной поверхностью называется ее инверсией (лат. inversio - переворачивание).

По мощности слоя воздуха, в котором наблюдается повышение температуры, различают инверсии приземные, захватывающие несколько метров, и свободной атмосферы, простирающиеся до 3 км. Приращение температуры (или величина инверсии) может достигать 10° С и более. Тропосфера оказывается расслоенной: одна масса воздуха от другой отделяется слоем инверсии.

По происхождению приземные инверсии разделяются на радиационные, адвективные, орографические и снежные. Часто возникают смешанные типы, поскольку процессы, вызывающие инверсии, действуют совокупно.

Радиационная инверсия возникает летом при тихой и безоблачной погоде. После захода солнца поверхность, а от нее и нижние слои воздуха охлаждаются, а лежащие выше еще сохраняют дневной запас тепла. Образуется инверсия. Мощность таких инверсий колеблется от 10 до 300 м в зависимости от погоды. Радиационная инверсия бывает над ледяными поверхностями в ‘ любое время года при потере ими тепла лучеиспусканием.

Орографические инверсии формируются в пересеченной местности при безветренной погоде, когда холодный воздух стекает вниз, а на холмах и склонах гор удерживается более теплый.

Адвективная инверсия бывает при продвижении теплого воздуха в холодную местность. Причем нижние слои воздуха охлаждаются от соприкосновения с холодной поверхностью, а верхние на время остаются теплыми.

Снежные, или весенние, инверсии наблюдаются ранней весной над снежныМи поверхностями. Они вызываются затратой воздухом большого количества тепла на таяние снега.

В свободной атмосфере наиболее распространены анти-циклональные инверсии сжатия и циклонические фронтальные инверсии.

Инверсии сжатия образуются в антициклонах зимой и наблюдаются на высотах 1-2 км. Температура опускающегося воздуха в средней тропосфере повышается, но близ земной поверхности, где начинается горизонтальное растекание воздуха, она понижается. Это явление наблюдается на огромных площадях Арктики, Антарктиды, Восточной Сибири и др. Фронтальные инверсии образуются в циклонах вследствие натекания теплого воздуха на холодный.

Следовательно, инверсии температуры не исключение, а одно из постоянных свойств погоды и климата. В разные сезоны и в разных местностях они отмечены в 75-98% всех наблюдений.

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Различают два типа инверсии:

Приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии - десятки метров)

Инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков, миражей. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20 °C и более. Наибольшей мощностью обладают приземные инверсии температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде в зимний период.

Нормальные атмосферные условия

Как правило, в нижних слоях атмосферы (тропосфера) воздух около поверхности Земли теплее чем воздух, расположенный выше, поскольку атмосфера в основном нагревается от солнечного излучения через земную поверхность. С изменением высоты температура воздуха понижается, средняя скорость уменьшения составляет 1 °C на каждые 160 м.

Причины и механизмы возникновения инверсии

При определённых условиях нормальный вертикальный градиент температуры изменяется таким образом, что более холодный воздух оказывается у поверхности Земли. Это может произойти, например, при движении тёплой, менее плотной воздушной массы над холодным, более плотным слоем. Этот тип инверсии возникает в близости тёплых фронтов, а также в областях океанического апвеллинга (Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём - это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности), например у берегов Калифорнии. При достаточной влажности более холодного слоя, типично образование тумана под инверсионной «крышкой».
Ясной, тихой ночью при антициклоне холодный воздух может спускаться по склонам гор и собираться в долинах, где в результате температура воздуха будет ниже, чем на 100 или 200 м выше. Над холодным слоем там будет более тёплый воздух, который, вероятно, образует облако или лёгкий туман. Температурная инверсия наглядно демонстрируется на примере дыма от костра. Дым будет подниматься вертикально, а затем, когда достигнет «слоя инверсии», изогнётся горизонтально. Если эта ситуация создаётся в больших масштабах, пыль и грязь (смог), поднимающиеся в атмосферу, остаются там и, накапливаясь, приводят к серьёзному загрязнению.

Инверсия опускания

Инверсия температуры может возникнуть в свободной атмосфере при опускании широкого слоя воздуха, и нагреве его вследствие адиабатического сжатия, что обычно связывается с субтропическими областями высокого давления. Турбулентность может постепенно поднять инверсионный слой на большую высоту и «проколоть» его, в результате чего образуются грозы и даже (при определённых обстоятельствах) тропические циклоны.

Последствия температурной инверсии

При прекращении нормального процесса конвекции происходит загрязнение нижнего слоя атмосферы. Это вызывает проблемы в городах с большими объёмами выбросов. Инверсионные эффекты часто возникают в таких больших городах, как Мумбаи (Индия), Лос-Анджелес (США), Мехико (Мексика), Сан-Паулу (Бразилия), Сантьяго (Чили) и Тегеран (Иран). Небольшие города, такие как Осло (Норвегия) и Солт-Лейк-Сити (США), расположенные в долинах холмов и гор, также испытывают влияние запирающего инверсионного слоя. При сильной инверсии загрязнения воздуха могут стать причиной респираторных заболеваний. Великий смог в 1952 году в Лондоне является одним из самых серьёзных подобных событий - из-за него умерло более 10 тысяч человек.
Температурная инверсия представляет опасность для взлетающих самолётов, так как при входе воздушного судна в вышележащие слои более теплого воздуха снижается тяга двигателей.
Зимой инверсия может привести к опасным явлениям природы. Очень сильным морозам в антициклоне. Ледяному дождю при выходе атлантических и южных циклонов(особенно при прохождение их тёплых фронтов).

Относятся:

1. Резкое изменение климата.

Существует две стороны проблемы изменения климата:

  • резкое изменение погоды или климата в результате антропогенного фактора (вырубка и выжигание леса, распахивание земель, создание новых водохранилищ, изменение русел рек, осушение болот – все это влияет на изменение теплового баланса и на газовый обмен с атмосферой);
  • процесс изменения климата как эволюционный, происходящий в весьма медленном темпе.

По данным Национального агентства США по аэронавтике и исследованию космического пространства, на планете стало теплее за столетие на 0,8 0С. Температура подледной воды в районе Северного полюса возросла почти на 20С, вследствие чего началось таяние льда снизу и происходит постепенное повышение уровня Мирового океана. По оценкам ученых, средний уровень океана к 2100 году может повыситься на 20-90 см. Все это может вызвать катастрофические последствия для стран с территориями на уровне моря (Австралия, Нидерланды, Япония, отдельные районы США).

2 . Превышение ПДК вредных примесей в атмосфере (выбросы промышленные, ТЭЦ, автотранспорта приводит к непрерывному повышению среднего содержания двуокиси углерода в атмосфере.

Происходит потепление климата вследствие так называемого «парникового эффекта». Уплотненный слой двуокиси углерода будет свободно пропускать солнечную радиацию к поверхности земли и в то же время задерживать излучение земного тепла в космос.

На основе расчетов с использованием компьютерных моделей установлено, что если сохранится нынешняя скорость поступления парниковых газов в атмосферу, то за 30 лет температура в среднем по земному шару повысится примерно на 10С. При этом глобальное потепление будет сопровождаться увеличением количества осадков (к 2030 году на несколько процентов) и повышением уровня Мирового океана (к 2030 году – на 20 см., к концу столетия – на 65 см).

Опасные последствия глобального потепления климата:

  • повышение уровня Мирового океана создаст опасную ситуацию для жизнедеятельности около 800 млн. человек.
  • овышение среднегодовых температур вызовет сдвиг всех климатических зон от экватора к полюсам, что может лишить сотни миллионов людей привычного ведения хозяйства.
  • рост температуры приведет к ускорению размножения кровососущих насекомых и вредителей леса, и они выйдут из под контроля своих естественных врагов (птиц, лягушек и т.п.), тропические и субтропические виды кровососов будут распространяться на север, а вместе с ними в умеренные широты придут такие болезни, как малярия, тропические вирусные лихорадки и др.

Глобальное потепление на планете неизбежно вызовет оттаивание больших участков вечной мерзлоты. К концу ХХI века южная граница вечной мерзлоты в Сибири может тогда отодвинуться к северу до 55-й параллели, в результате ее таяния будет нарушаться хозяйственная инфраструктура. Наиболее уязвимыми окажутся объекты добывающей промышленности, энергетических и транспортных систем, коммунального хозяйства. Значительно возрастут в этих районах риски возникновения ЧС техногенного характера.

Возможное глобальное потепление климата отрицательно скажется на здоровье человека, усилит факторы воздействия окружающей среды на него, повлияет на временной и сезонный ход заболеваний во многих странах.

3. Температурные инверсии над городами .

Температура в тропосфере, начиная от земли, по высоте снижается на 5-6 градусов на каждый километр. Теплые нижележащие слои воздуха, как более легкие, движутся к верху, обеспечивая циркуляцию воздуха над землей, образуя восходящие вертикальные, а так же горизонтальные потоки воздуха, ощущаемые нами как ветер. Однако иногда при антициклонах и при штилевой погоде может произойти так называемая температурная инверсия, при которой расположенные выше слои атмосферы окажутся более нагретыми, чем нижележащие. Тогда прекращается нормальная циркуляция воздуха и слой теплого воздуха как одеялом покрывает участки земли. Если это происходит над городом, то вредные выбросы от промышленных предприятий, автотранспорта задерживаются под этим «воздушным одеялом» и создают опасные для населения загрязнения атмосферы, вызывающие заболевания.

4. Острый недостаток кислорода над городами

В крупных городах наземная растительность в процессе фотосинтеза выделяет в атмосферу меньше кислорода, чем его потребляется промышленность, транспортом, людьми и животными. В связи с этим общее количество кислорода в околоземной оболочке биосферы ежегодно уменьшается.
Недостаток кислорода в воздушной среде городов способствует распространению легочных и сердечнососудистых заболеваний.

5. Значительное превышение предельно допустимого уровня городского шума.

Основные источники шума в городах:
- транспорт. Удельный вес транспортного шума города составляет не менее 60-80% (Пример: Москва – днем и ночью транспортный шум...)
- внутриквартальные источники шума,- возникают в жилых кварталах (игры спортивные, детские на площадках; хозяйственная деятельность людей…)
- шумы в зданиях. Шумовой режим в жилых кварталах складывается из проникающего внешнего шума и шума, образующего при эксплуатации инженерно и санитарно-технического оборудования зданий: лифтов, насосов подкачки воды, мусоропроводов и т.д.
Высокие уровни шума способствуют развитию заболеваний неврологического, сердечнососудистого характера и других.


6. Образование зон кислотных дождей.

Кислотные дожди – результат промышленного загрязнения воздуха. Большая доза в загрязнении воздуха принадлежит окислам азота, источниками образования которых являются выхлопные газы двигателей, а также сжигания всех видов топлива. 40% всех окислов азота выбрасывают в атмосферу тепловые электростанции. Эти окислы преобразуются в азот и нитраты, а последние взаимодействуя с водой, дают азотную кислоту.
Кислотные осадки представляют серьезную опасность для растительного и живого мира на земле.

7. Разрушение озонового слоя атмосферы .

Озон обладает способностью поглощать ультрафиолетовые излучения солнца и, следовательно, предохранять от их губительного воздействия все живые организмы на Земле.

Количество озона в атмосфере не велико. Наиболее существенное влияние на разрушение озона оказывают реакции с соединениями водорода, азота, хлора. В результате деятельности человека резко возрастает поступление веществ, содержащие такие соединения.

Огромные масштабы разрушения озонового слоя наблюдаются в отдельные периоды. Так, например, в весенние месяцы над Антарктидой наблюдалось постепенное разрушение стратосферного слоя озона, иногда достигающее 50 % от его общего количества в атмосфере региона наблюдения.

Разрыв озоносферы диаметром, превышающим 1000 км, возникающий над Антарктидой и перемещающийся к населенным районам Австралии, называли «озоновой дырой».

Сокращение озонового слоя на 25% и повышенное воздействие доз коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца приводит к:

Уменьшению биологической продуктивности многих растений, снижается урожайность сельскохозяйственных культур;
- болезням человека: резко возрастает вероятность заболеванием рака кожи, ослабляется иммунная система, увеличивается количество заболеваний катарактой глаз, возможна частичная или полная потеря зрения.

8. Значительные изменения прозрачности атмосферы.

Прозрачность атмосферы в значительной степени зависит от процентного содержания в ней аэрозолей (понятие «аэрозоль» в данном случае включает пыль, дым, туман).

Увеличение содержания аэрозолей в атмосфере уменьшает количество приходящей к поверхности Земли солнечной энергии. В результате этого возможно охлаждения поверхности Земли, что вызывает понижение средней планетной температуры и, в конечном счете, начало нового ледникового периода.