2) адиабатический процесс
3) разность температур
4) турбулентность воздуха
Температурная инверсия — это состояние атмосферы, при котором температура воздуха не снижается, а повышается с высотой: вертикальный градиент температуры становится положительным (dT/dz > 0). В нормальных условиях тропосферы температура в среднем уменьшается примерно на 0,6 °C на каждые 100 м подъёма. При инверсии у земной поверхности располагается более холодный и плотный воздух, а выше — тёплый слой, препятствующий его вертикальному перемешиванию.
Такая стратификация атмосферы является устойчивой: конвективные потоки подавляются, воздухообмен в приземном слое ухудшается. В результате в нём могут накапливаться промышленные и транспортные выбросы, мелкодисперсные частицы, оксиды азота, сернистые соединения и другие загрязнители; при высокой влажности формируются туман и смог. Поэтому инверсия имеет важное санитарно-гигиеническое значение и способна повышать риск обострения бронхиальной астмы, хронических заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой патологии.
Адиабатический процесс характеризует изменение температуры воздушной массы без теплообмена с окружающей средой и сам по себе не означает инверсию. Разность температур показывает только величину различия между двумя точками, но не определяет вертикальный профиль атмосферы. Турбулентность, напротив, обычно усиливает вертикальное перемешивание и рассеивание примесей; она может сопутствовать инверсии, но не является её определяющим признаком.
| Явление или тип стратификации | Вертикальное изменение температуры | Состояние атмосферы и санитарное значение |
|---|---|---|
| Нормальный температурный градиент | Температура снижается с высотой; приблизительно на 0,6 °C на 100 м | Создаются условия для конвективного обмена и рассеивания загрязняющих веществ |
| Приземная радиационная инверсия | После охлаждения земной поверхности холодный воздух располагается под более тёплым | Чаще возникает ночью при ясной погоде и слабом ветре; способствует накоплению примесей и образованию тумана |
| Приподнятая инверсия | Инверсионный слой находится выше приземного воздуха | Возникает, например, при нисходящих движениях воздуха или на атмосферных фронтах; может блокировать подъём и рассеивание факелов выбросов |
| Изотермия | Температура практически не изменяется с высотой; dT/dz = 0 | Не является инверсией, но также может ограничивать интенсивность вертикального обмена |
| Адиабатический процесс | Температура меняется без теплообмена с окружающей средой; для сухого воздуха около 1 °C на 100 м | Это физический процесс изменения температуры, а не самостоятельный тип вертикальной стратификации |
| Турбулентное перемешивание | Температура и примеси переносятся вихревыми потоками в разных направлениях | Обычно улучшает вентиляцию приземного слоя и ускоряет рассеивание загрязнителей; не служит критерием инверсии |
| Разность температур | ΔT между двумя уровнями или участками воздуха | Количественная характеристика, которая без указания высоты и направления изменения не позволяет диагностировать инверсию |
При санитарно-гигиенической оценке инверсию рассматривают совместно со скоростью ветра, влажностью, рельефом местности и высотой источников выбросов. Наиболее неблагоприятно сочетание инверсии со штилем или слабым ветром, когда загрязнители длительно удерживаются у поверхности земли. Метеорологическое прогнозирование таких условий позволяет своевременно регулировать промышленные выбросы и информировать группы повышенного риска. Особое внимание уделяют детям, пожилым людям и пациентам с хроническими заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем.