Tipo | Condición atmosférica ( d ) |
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Una capa de inversión es una capa de aire con un gradiente de temperatura positivo, es decir, aumenta con la altitud. De hecho, en la troposfera la temperatura del aire normalmente disminuye con la altitud , desde alrededor de 6,5 ° C por 1 000 m .
Una capa de este tipo se puede encontrar a cualquier altitud y su espesor puede oscilar entre unos pocos cientos de metros y varios miles. Si se forma justo por encima del suelo, atrapa la humedad y los contaminantes, lo que permite la formación de niebla y smog . También se puede encontrar en altitud, por delante de un frente cálido, por ejemplo, y limita la formación y extensión de nubes convectivas .
Por lo general, se produce una capa de inversión en un área de alta presión o delante de un frente cálido . Puede ocurrir de cuatro formas:
La capa de inversión se comporta como una verdadera " cubierta ". La capa de inversión, al igual que las capas isotérmicas, confiere una gran estabilidad al aire en la misma, lo que por lo tanto limita la extensión vertical de las nubes o atrapa los contaminantes en el aire ambiente de chimeneas y tubos de escape y olas.
Cuando la inversión comienza en el suelo, las nubes estratos o neblina (acumulación de polvo) que se forman allí se asemejan a una alfombra vista desde arriba. El humo de la chimenea se esparcirá hasta la base de la capa de inversión o la niebla que se eleva del suelo húmedo se estancará. En ausencia de suficiente viento para dispersar rápidamente los contaminantes y si esta capa contaminada está expuesta a los rayos solares UV , muchos contaminantes fotoquímicos, incluido el ozono a nivel del suelo , pueden producirse allí y estancarse. La capa de inversión agrava y prolonga los problemas de contaminación del aire .
Capa de aire contaminado bloqueada por una capa de inversión ( Fairbanks , Alaska , 2005)
Ejemplo de una capa de humo negro espeso que se extiende por encima del suelo debido a condiciones de inversión atmosférica (norte de Francia, 25 de febrero de 2019).
Si la capa está en altitud pero el aire es húmedo e inestable debajo de ella, se convertirá en la parte superior de las nubes que se formarán allí. Así, un anticiclón cuyo hundimiento no llega al suelo presentará a menudo estratocúmulos bajo su inversión por hundimiento . La burbuja térmica Urban también subirá a la capa de inversión, pero no podrá cruzarla.
Si la inversión se rompe, por un fenómeno térmico como el calentamiento superficial diurno o mecánico como el paso de una vaguada barométrica , la energía acumulada se liberará repentinamente. Se pueden generar nubes con una fuerte extensión vertical que darán aguaceros o tormentas eléctricas . Además, el flujo laminar de aire se volverá turbulento .
Una inversión marina se desarrolla en la superficie de una gran masa de agua, como el océano o un lago, generalmente iniciada por el efecto de enfriamiento del agua en la capa superficial de una masa de aire. La capa puede engrosarse por la turbulencia generada en la capa marina en desarrollo o al acercarse a un área de baja presión . La evaporación de la superficie del océano o del lago y el enfriamiento de la capa pueden provocar la formación de niebla de condensación, así como estratos y estratocúmulos marítimos en la parte superior.
En las zonas costeras, la inversión marina en alta mar puede invadir el interior gracias al gradiente de presión que se desarrolla como consecuencia del calentamiento diurno en el continente, creando una brisa marina . La niebla y las nubes cubren las comunidades costeras y persisten hasta que el calor del sol puede evaporarlas. Un sistema frontal o un canal que se aproxima también puede arrastrar la capa marina a la tierra.
Una inversión marina se dispersará y romperá en presencia de inestabilidad, como puede ser causado por el paso de un frente frío , una depresión o cualquier turbulencia en el aire.
La atenuación del ruido se debe a la compresión elástica en un gas a presión constante. En una situación normal, la onda de sonido se propaga mientras se ensancha, perdiendo gradualmente su intensidad. Cuando hay una inversión cerca del suelo, mañana o mar, el sonido que asciende pasa gradualmente de una capa de aire caracterizada por una cierta densidad a una de menor densidad, provocando refracción . Si la inversión es muy marcada, puede haber una reflexión total hacia el fondo del sonido que, al concentrarlo, significa que se escuchará mucho más lejos de lo normal. En estas condiciones, un avión despegando después de la combustión , una explosión o incluso la voz humana se puede escuchar a mayor distancia.
Al igual que con las ondas sonoras, las ondas electromagnéticas sufrirán refracción cuando cambie la densidad del aire. El índice de refracción (n) en el vacío es 1 pero varía en el aire con la temperatura (T), la presión (p) y la presión del vapor de agua (e) de acuerdo con la fórmula:
A medida que una onda electromagnética viaja en una atmósfera estándar donde la temperatura, la humedad y la presión disminuyen a lo largo de una curva normal con la altitud, el cálculo de su posición con la altitud se convierte en una curva, no en una línea recta. En inversiones de temperatura o humedad, el índice de refracción disminuye más rápido de lo normal en la capa, lo que hace que el haz del radar se doble hacia abajo en una propagación anormal . Si la inversión está cerca del suelo, el rayo golpea el suelo a una cierta distancia del transmisor y luego regresa parcialmente a este último. Si la inversión está en el aire, el rayo viajará una distancia muy larga, con la inversión actuando como una guía de ondas .
Este efecto lo utilizan las telecomunicaciones inalámbricas para ampliar el alcance de la señal y se observa en los datos del radar como un artefacto . Incluso es visible para todos en el rayo verde , un fenómeno óptico de refracción muy raro que se puede observar al amanecer o al atardecer, el sol , que toma la forma de un verde visible de puntos un corto tiempo (unos segundos) hasta la cima, cuando roza el horizonte. Este fenómeno también se puede observar con la Luna.
Una capa de inversión es muy desfavorable para la práctica del vuelo sin motor. Durante una inversión nocturna, la temperatura puede subir cuando se sube de altitud lo que aniquila cualquier convección térmica . Durante el día, una inversión de subsidencia limitará en gran medida la producción de bucles de convección térmica. De hecho, pueden formarse corrientes ascendentes cortas cerca del suelo recalentado; perderán rápidamente su energía debido al aire subsidiado.