Vad är termisk inversion och hur är det relaterat till förorening?

Atmosfärstemperaturen sjunker med höjden. Men ibland händer det motsatta: botten av dalarna registrerar kallare temperaturer än bergstopparna. Detta fenomen är en följd av termisk inversion eller temperaturinversion. Vi analyserar Vad är termisk inversion och hur det är relaterat till förorening.

Varför uppstår termisk inversion?

För att beskriva vad som är termisk inversion och varför det produceras är det först nödvändigt att referera till atmosfärens normala funktion.

Under normala förhållanden:

• Under dagen värmer solen jordens yta, som frigör värmen lite efter lite, värmer upp luften från den intilliggande atmosfären.
• Denna varmare luft har en lägre densitet, det vill säga den väger mindre, vilket underlättar uppstigningen genom de olika skikten som bildar jordens atmosfär (uppkomsten av en varm luft ballongen exemplifierar detta fenomen mycket tydligt).
• När den stiger svalnar den heta luften och får större densitet eller vikt, vilket får tyngdkraften att attrahera den starkare och förskjuta den varma luften närmare jorden och generera en konvektiv rörelse.

Men under de långa kalla vinternätterna och i förhållanden med atmosfärisk stabilitet som de motverkad av anticyklonerna (klar himmel, lite vind osv.) tenderar denna normala operation att brytas ner.

Hur produceras denna process?

Termisk inversion är ett naturligt fenomen som innebär en förändring av luftens normala tendens att svalna med höjd och som går enligt följande:

• Under natten svalnar jordytan snabbt och överför den kyla till atmosfären närmast mark.
• Detta luftskikt har en lägre temperatur än den omedelbart högre, det vill säga båda har olika densiteter, vilket förhindrar blandning.
• Den termiska inversionen korrigeras vanligtvis som solen värmer upp jordens yta och återställer normala driftsförhållanden.

Fenomenet som beskrivs ovan motsvarar en nattinversion eller strålning, vilket är det vanligaste, även om frontal, marin och nedsänkning inversion också är anmärkningsvärt.

I följande animation kan du se hur denna process sker.

” Källan till detta material är COMET®-webbplatsen på http://meted.ucar.edu/ från University Corporation for Atmospheric Research (UCAR), sponsrad delvis genom samarbetsavtal med National Oceanic Administration and Atmospheric (NOAA), US Department of Commerce ((DOC)) © 1997-2017 University Corporation for Atmospheric Research. All rights reserved. ”

Förekomsten av denna typ av temperaturinversion är vanligtvis lätt att känna igen eftersom dimma eller rök tenderar att koncentrera sig nära jordytan och sträcker sig horisontellt.

Det är också en fenomen som känns särskilt i dalarna, områden där terrängens topografi försvårar lokal atmosfärisk cirkulation (Rendón, Salazar, Palacio & Wirth, 2015).

Vad är sambandet mellan termisk inversion och förorening?

I förklaringen till hur en termisk inversion uppstår har det varit omöjligt att blanda två lager av luft med olika densiteter (en konsekvens av den olika temperaturen) nämnts. Därför är det lätt att dra slutsatsen att en av de viktigaste effekterna som orsakas av denna termiska obalans är att föroreningarna fångas utan möjlighet att spridas i atmosfären.

Faktum är att stratumet med högre temperatur fungerar som ett skydd på den kallare luften som är i kontakt med marken och där föroreningar koncentreras. Denna situation ger upphov till smog eller ”föroreningar baret”, synlig från flera kilometer runt och som vanligtvis tar beredd med en nedstigning i nivåerna av luftkvalitet.

ENVIRA IoT är specialiserat på lösningar för design, installation och övervakning av nätverk för luftkvalitetskontroll för mätning av luftföroreningar.

Denna bild har tagits från Europeiska miljöbyrån (EEA) CC BY 2.5 DK

Konsekvenserna av detta fenomen på människors hälsa översätts till en ökning av medicinska konsultationer motiverade av andnings- och kardiovaskulära problem, särskilt bland riskgrupper (barn, äldre och sjuka).

Detta orsak-effekt-förhållande framkom i studien utförd av Trinh et al. (2018) i Hanoi, en stad där det var möjligt att verifiera hur nivåerna av NO2, SO2, PM10 och PM2.5 ökade under episoder av termisk inversion och ökade på samma sätt som hospi talbesök bland de under 15 år och över 60 år.