Inversión térmica: Descripción general y efectos ¿Qué es la inversión de temperatura?
¿Qué es la inversión térmica?
La inversión de temperatura es el patrón general de cambios de temperatura en la troposfera a medida que la temperatura continúa disminuyendo con el aumento de la altitud. Los científicos han medido la tasa de caída ambiental para el aire no saturado, que es la tasa de disminución de la temperatura, de 3,5 °F (1,6 ºC) por cada 1000 pies (300 metros) de altitud. Por ejemplo, si hubiera 60 °F (15 ºC) en la superficie, sería 56,5 °F (13,6 ºC) a una altitud de 1000 pies (300 metros).
Una inversión térmica es una capa de aire donde la temperatura aumenta con la altitud. La convección hace que el aire caliente suba y el aire frío baje. En una inversión térmica, el aire solo puede moverse horizontalmente. El aire debajo de una inversión se considera estable porque el aire está atrapado debajo de una capa más cálida. Una forma de identificar una inversión es la niebla cerca del suelo en áreas bajas.
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Las inversiones térmicas ocurren cuando el aire cerca de la superficie de la Tierra comienza a enfriarse. La superficie está perdiendo más calor hacia el espacio que el que está absorbiendo de la luz solar. Las inversiones térmicas son más comunes donde hay vientos flojos o débiles o hay una masa de aire con alta presión. La alta presión hace que el aire se hunda. Los vientos débiles evitarán que el aire se mezcle y evitarán que ocurra la convección. La falta de convección evitará que se formen nubes y se eleven a una altura en la que puedan producir precipitaciones. Una inversión térmica hace que el aire sea más estable porque interfiere con la convección.
Tipos de inversión térmica
- Inversión marina: Este tipo de inversión se forma cerca de la costa. El aire forma una capa fresca y húmeda que proviene del océano. El aire más cálido que estaba sobre la tierra se elevará ya que es menos denso. La capa cálida actúa como una tapa sobre la capa inferior más fría. El aire no puede ascender ya que el aire más frío es más denso que el aire frío y esto evita que se formen nubes grandes. Una inversión marina desaparecerá cuando la temperatura suba y la humedad baje.
- Inversión por hundimiento: este tipo de inversión es común en áreas que experimentan mucha presión de aire alta, en áreas que experimentan frentes fríos y también en las latitudes más altas donde los vientos son más débiles. La mayor presión de aire hace que el aire se hunda y se comprima. Este tipo de inversión es común en áreas subtropicales, después de frentes fríos y en lugares de latitudes más altas. Estas áreas tienen vientos más débiles.
- Inversión de turbulencia: la inversión de turbulencia se puede formar cuando una capa estable de aire se superpone a una capa turbulenta. El aire en la capa turbulenta se moverá y se mezclará eventualmente enfriando más que la capa superior. Las áreas que experimentan inversiones de turbulencia están experimentando cizalladura del viento y pueden tener clima tormentoso.
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- Inversión por radiación: Las inversiones por radiación son el tipo más común de inversión térmica. Estos ocurren cuando la tierra se enfría y está irradiando más calor hacia el espacio que el que recibe de la radiación solar entrante. Esta capa más fría queda atrapada bajo una capa de aire más caliente. Las nubes tienen problemas para formarse debido a la capa cálida que detiene la convección. Las grandes ciudades donde hay una gran cantidad de pavimento verán con frecuencia inversiones de radiación. Los gases de escape de los automóviles y otros contaminantes en la atmósfera se unen al vapor de agua en los núcleos de condensación para formar gotas en el aire. Estas gotitas permanecen en la capa superficial debido a la falta de convección y crean smog. Este es un indicador de la mala calidad del aire.
Efectos de la inversión térmica
Los diferentes factores que pueden causar una inversión térmica incluyen:
- Falta de viento: Los vientos débiles o la falta de viento provocan poca o ninguna mezcla en la atmósfera, lo que permite que se produzca una inversión térmica.
- Ubicación: una inversión térmica ocurre mucho más fácilmente en un valle o área baja similar donde el aire frío puede hundirse en la elevación más baja.
- Hora del día: lo más probable es que ocurra una inversión al final del día, cuando la tierra comience a perder más radiación solar hacia el espacio de la que recibe. Las inversiones se disiparán en la mañana a medida que la temperatura suba.
- Temporada: en invierno, la duración de la luz solar es más corta, por lo que la tierra no se calienta demasiado y permite que se forme una inversión térmica.
- Precipitación: La lluvia hace que las capas de aire se mezclen y no se forme una inversión térmica. La nieve refleja la radiación solar, lo que permite que el aire más frío permanezca en la superficie y se establezcan las condiciones para que se produzca una inversión térmica.
Para que se formen las nubes, el aire debe poder ascender por convección. El aire más caliente sube porque es menos denso que el aire más frío. Otro criterio que se debe cumplir para que se formen las nubes es que debe haber núcleos de condensación que permitan la formación de gotas. Durante una inversión térmica, la capa cálida sobre la capa de aire más fría evita que se formen nubes altas y previene la precipitación. Hay núcleos de condensación hechos de polvo o contaminantes, por lo que las gotas pueden condensarse y formar aerosoles. La capa cálida atrapa los contaminantes en la capa fría haciendo que la calidad del aire disminuya.
Inversión del tiempo
Cuando no hay inversión térmica presente, el aire puede ascender por convección y formar nubes. El patrón típico de temperatura en la troposfera es que la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud. Los científicos han medido la tasa de caída ambiental para el aire no saturado, que es la tasa de disminución de la temperatura, de 3,5 °F (1,6 ºC) por cada 1000 pies (300 metros) de altitud.
Las inversiones térmicas tienden a formarse bajo áreas de alta presión, donde el aire se hunde y se comprime. También se forman durante los frentes fríos y en áreas subtropicales y de gran altitud donde los vientos son débiles. El aire no se mezcla permitiendo que se produzca una inversión térmica. Dado que la capa caliente evita que el aire ascienda, el aire en una inversión térmica es muy estable. Las nubes no pueden formarse tan fácilmente.
Las áreas que experimentan una inversión térmica a menudo tienen aire estancado y más problemas de contaminación del aire. Cuando la inversión térmica está presente, la contaminación queda atrapada cerca del suelo y puede convertirse en parte de los aerosoles. Los aerosoles pueden formar smog. El smog es un indicador de baja calidad del aire y es común en las grandes ciudades. Las inversiones térmicas se están volviendo más comunes y contribuyen a los cambios en la temperatura promedio y los cambios climáticos en estas áreas.
Resumen de la lección
En la troposfera, el patrón de temperatura habitual es que la temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud. La tasa de caída ambiental es de 3,5 °F (1,6 ºC) por cada 1000 pies (300 metros), lo que significa que la temperatura sería 3,5 °F (1,6 ºC) más fría a 1000 pies (300 metros) que a nivel del suelo. Los vientos débiles y las altas presiones pueden proporcionar condiciones para que ocurra una inversión térmica. En una inversión, el aire cerca de la superficie es más frío que el aire encima. Esto pone un límite al aire y no permite que el aire se eleve lo suficiente como para formar nubes.
Hay una serie de factores que pueden causar que ocurra una inversión térmica. La topografía es un factor importante ya que el aire más frío puede acumularse en un valle u otra área más baja con una capa de aire más caliente en la parte superior. El aire más caliente sube porque es menos denso. Las masas de aire a alta presión hacen que el aire se hunda y se comprima. Los vientos débiles no promueven la mezcla de aire. El aire que sale del océano puede provocar el enfriamiento del aire cerca del suelo, lo que permite que el aire más cálido de la tierra se asiente sobre él.