למזג האוויר באזור נתון יש השפעה חזקה על חיי אדם, כך שמידע על מצב האטמוספירה של כדור הארץ הוא תמיד שימושי מנקודת מבט כלכלית ומבחינת בטיחות בריאותית. היפוך טמפרטורה הוא אחד מסוגי המצב של השכבות התחתונות של האטמוספירה. מה זה והיכן זה בא לידי ביטוי במאמר.
מה זה היפוך טמפרטורה?
מושג זה פירושו עלייה בטמפרטורת האוויר ככל שהגובה מפני כדור הארץ עולה. הגדרה זו לכאורה בלתי מזיקה טומנת בחובה השלכות חמורות למדי. העובדה היא שאוויר יכול להיחשב גז אידיאלי, שעבורו לחץ בנפח קבוע עומד ביחס הפוך לטמפרטורה. מכיוון שהטמפרטורה עולה עם הגובה במהלך היפוך טמפרטורה, לחץ האוויר יורד וצפיפותו יורדת.
מתוך קורס פיזיקה בבית הספרידוע שתהליכי הסעה הגורמים לערבוב אנכי בנפח של חומר נוזלי בשדה כבידה מתרחשים אם השכבות התחתונות פחות צפופות מהעליונות (אוויר חם תמיד עולה). לפיכך, היפוך הטמפרטורה מונע הסעה באטמוספרה התחתונה.
תנאי אטמוספירה רגילים
כתוצאה מתצפיות ומדידות רבות, נמצא שבאזור האקלים הממוזג של הפלנטה שלנו, טמפרטורת האוויר יורדת ב-6.5 מעלות צלזיוס עבור כל קילומטר של גובה, כלומר ב-1 מעלות צלזיוס עם עלייה בגובה של 155 מטר. עובדה זו נובעת מכך שחימום האטמוספירה מתרחש לא כתוצאה ממעבר אור השמש דרכה (עבור הספקטרום הנראה של קרינה אלקטרומגנטית, האוויר שקוף), אלא כתוצאה מספיגתו של קרינה חוזרת. אנרגיה בטווח האינפרא אדום מפני השטח של כדור הארץ והמים. לכן, ככל ששכבות האוויר קרובות יותר לקרקע, כך הן מתחממות יותר ביום שמש.
באזור האקלים הטרופי, האוויר מתקרר לאט יותר עם הגדלת הגובה מהנתונים המצוינים (כ-1 מעלות צלזיוס ל-180 מ'). הסיבה לכך היא נוכחותן של רוחות סחר בקווי הרוחב הללו, המובילות חום מאזורי המשווה לאזור הטרופי. במקביל מגיע חום מהשכבות העליונות (1-1.5 ק מ) אל התחתונות, מה שמונע ירידה מהירה בטמפרטורת האוויר עם הגדלת הגובה. בנוסף, עובי האטמוספירה באזור הטרופי גדול יותר מאשר באזור הממוזג.
לכן, המצב הנורמלי של השכבות האטמוספריות טמון בהןמתקרר עם גובה עולה. מצב זה מעדיף ערבוב וזרימה אנכית של אוויר עקב תהליכי הסעה.
מדוע שכבות האוויר העליונות יכולות להיות חמות יותר מהתחתונות?
במילים אחרות, מדוע מתרחשת היפוך טמפרטורה? זה קורה מאותה סיבה כמו קיומם של תנאים אטמוספריים רגילים. לכדור הארץ מוליכות תרמית גדולה יותר מאשר אוויר. המשמעות היא שבלילה, כשאין עננים ועננים בשמיים, הוא מתקרר במהירות ואותן שכבות אטמוספריות שנמצאות במגע ישיר עם פני כדור הארץ מתקררות גם הן. התוצאה היא התמונה הבאה: משטח קר של כדור הארץ, שכבת אוויר קרה בסביבתו הקרובה, ואטמוספירה חמה בגובה מסוים.
מהי היפוך טמפרטורה ואיפה זה בא לידי ביטוי? המצב המתואר מתעורר לעתים קרובות בשפלה, בכל אזור ובכל קו רוחב בבוקר. שטח נמוך מוגן מפני תנועות אופקיות של מסות אוויר, כלומר מפני הרוח, ולכן האוויר המצונן בו בן לילה יוצר אווירה יציבה מקומית. ניתן להבחין בתופעת היפוך הטמפרטורה בעמקי הרים. בנוסף לתהליך המתואר של קירור לילה, בהרים, היווצרותו מתאפשרת גם על ידי "זחילה" של אוויר קר מהמדרונות אל המישורים.
משך החיים של היפוך טמפרטורה יכול להימשך בין מספר שעות למספר ימים. תנאי אטמוספירה רגיליםנקבע ברגע שפני כדור הארץ מתחממים.
כמה מסוכנת התופעה המדוברת?
מצב האטמוספירה בה יש היפוך טמפרטורה יציב וללא רוח. המשמעות היא שאם מתרחשות פליטות כלשהן לאטמוספירה או אידוי של חומרים רעילים בטריטוריה נתונה, הם לא הולכים לשום מקום, אלא נשארים באוויר מעל האזור המדובר. במילים אחרות, תופעת היפוך הטמפרטורה באטמוספרה תורמת לעלייה מרובה בריכוז החומרים הרעילים בה, דבר המהווה סכנה עצומה לבריאות האדם.
המצב המתואר מתרחש לעתים קרובות בערים גדולות ובאזורי מטרופולין. לדוגמה, ערים כמו טוקיו, ניו יורק, אתונה, בייג'ינג, לימה, קואלה לומפור, לונדון, לוס אנג'לס, בומביי, בירת צ'ילה - סנטיאגו וערים רבות אחרות ברחבי העולם סובלות לרוב מההשלכות של היפוך טמפרטורה. בשל הריכוז הגבוה של אנשים, הפליטות התעשייתיות בערים אלו הן עצומות, מה שמוביל להופעת ערפיח באוויר, משבש את הראות ומהווה איום לא רק על הבריאות, אלא גם על חיי אדם.
לכן, בשנת 1952 בלונדון ובשנת 1962 בעמק הרוהר (גרמניה), מתו כמה אלפי אנשים כתוצאה מזמן ארוך של קיום של היפוך טמפרטורה ופליטות משמעותיות של תחמוצות גופרית לאטמוספירה.
בירת פרו, לימה
חושפת את השאלה מהי היפוך טמפרטורה בגיאוגרפיה, זה מענייןלהביא את המצב בבירת פרו. הוא ממוקם על חוף האוקיינוס השקט ולמרגלות הרי האנדים. החוף הסמוך לעיר נשטף בזרם ההומבולדט הקר, המוביל להתקררות חזקה של פני כדור הארץ. האחרון, בתורו, תורם לקירור שכבות האוויר הנמוכות ביותר ולהיווצרות ערפילים (ככל שטמפרטורת האוויר יורדת, מסיסות אדי המים בו יורדת, האחרון מתבטא בהיווצרות טל וערפל).
כתוצאה מהתהליכים המתוארים נוצר מצב פרדוקסלי: חופי לימה מכוסים בערפל המונע מקרני השמש לחמם את פני כדור הארץ. לכן, מצב היפוך הטמפרטורה כל כך יציב (זרימת האוויר האופקית מעוכבת על ידי הרים) שכמעט אף פעם לא יורד כאן גשם. העובדה האחרונה מסבירה מדוע החוף של לימה הוא כמעט מדבר.
איך להתנהג במקרה של קבלת מידע על מצב שלילי של האווירה?
אם אדם גר בעיר גדולה והוא קיבל מידע על קיומו של היפוך טמפרטורה באטמוספרה, מומלץ, במידת האפשר, לא לצאת החוצה בבוקר, אלא להמתין עד לכדור הארץ. מתחמם. אם מתעורר צורך כזה, אז כדאי להשתמש בציוד מגן אישי לאיברי הנשימה (תחבושת גזה, צעיף) ואל להישאר בחוץ לאורך זמן.
