En meteorología , una inversión (o inversión de temperatura ) es un fenómeno en el que una capa de aire más cálido recubre una capa de aire más frío. Normalmente, la temperatura del aire disminuye gradualmente a medida que aumenta la altitud , pero esta relación se invierte en una inversión. [2]
Una inversión térmica atrapa la contaminación del aire , como el smog , cerca del suelo. Una inversión térmica también puede suprimir la convección al actuar como una "capa". Si esta capa se rompe por alguna de varias razones, la convección de cualquier humedad puede estallar y dar lugar a violentas tormentas eléctricas . La inversión térmica puede provocar lluvia helada en climas fríos .
Por lo general, dentro de la atmósfera inferior (la troposfera ), el aire cerca de la superficie de la Tierra es más cálido que el aire sobre ella, en gran parte porque la atmósfera se calienta desde abajo a medida que la radiación solar calienta la superficie de la Tierra, que a su vez calienta la capa de la atmósfera directamente sobre ella, por ejemplo, por las térmicas ( transferencia de calor por convección ). [3] La temperatura del aire también disminuye con un aumento de altitud porque el aire más alto está a menor presión, y una presión más baja da como resultado una temperatura más baja, siguiendo la ley de los gases ideales y la tasa de disminución adiabática .
En las condiciones adecuadas, el gradiente de temperatura vertical normal se invierte de modo que el aire es más frío cerca de la superficie de la Tierra. Esto puede ocurrir cuando, por ejemplo, una masa de aire más cálida y menos densa se mueve sobre una masa de aire más fría y densa. Este tipo de inversión ocurre en las proximidades de frentes cálidos y también en áreas de afloramiento oceánico , como a lo largo de la costa de California en los Estados Unidos. Si hay suficiente humedad en la capa más fría, suele haber niebla debajo de la capa de inversión. También se produce una inversión cuando la radiación de la superficie de la Tierra supera la cantidad de radiación recibida del sol, lo que ocurre comúnmente por la noche o durante el invierno, cuando el sol está muy bajo en el cielo. Este efecto se limita prácticamente a las regiones terrestres, ya que el océano retiene el calor durante mucho más tiempo. En las regiones polares , durante el invierno, las inversiones casi siempre están presentes sobre la tierra.
Una masa de aire más caliente que se desplaza sobre una más fría puede "apagar" cualquier convección que pueda estar presente en la masa de aire más fría: esto se conoce como inversión térmica . Sin embargo, si esta capa se rompe, ya sea por una convección extrema que la supera o por el efecto de elevación de un frente o una cadena montañosa, la liberación repentina de energía convectiva embotellada (como el estallido de un globo) puede dar lugar a tormentas eléctricas severas. Estas inversiones térmicas suelen preceder al desarrollo de tornados en el Medio Oeste de los Estados Unidos . En este caso, la capa "más fría" es bastante cálida, pero sigue siendo más densa y, por lo general, más fría que la parte inferior de la capa de inversión que la cubre. [4]
Una inversión puede desarrollarse en altura como resultado del aire que desciende gradualmente sobre una amplia zona y se calienta por la compresión adiabática , generalmente asociada con áreas subtropicales de alta presión . [5] Como resultado, puede desarrollarse una capa marina estable sobre el océano. Sin embargo, a medida que esta capa se mueve sobre aguas progresivamente más cálidas, la turbulencia dentro de la capa marina puede elevar gradualmente la capa de inversión a altitudes mayores y, finalmente, incluso perforarla, produciendo tormentas eléctricas y, en las circunstancias adecuadas, ciclones tropicales . El smog y el polvo acumulados debajo de la inversión tiñen rápidamente el cielo de un color rojizo, que se ve fácilmente en días soleados.
Las inversiones térmicas impiden que se produzca la convección atmosférica (que normalmente está presente) en la zona afectada y pueden dar lugar a altas concentraciones de contaminantes atmosféricos. Las ciudades sufren especialmente los efectos de las inversiones térmicas porque producen más contaminantes atmosféricos y tienen mayores masas térmicas que las zonas rurales, lo que da lugar a inversiones más frecuentes con mayores concentraciones de contaminantes. Los efectos son aún más pronunciados cuando una ciudad está rodeada de colinas o montañas, ya que forman una barrera adicional a la circulación del aire. Durante una inversión grave, los contaminantes del aire atrapados forman una neblina pardusca que puede provocar problemas respiratorios. La Gran Niebla de 1952 en Londres , Inglaterra, es uno de los ejemplos más graves de este tipo de inversión. Se le atribuyó unas 10.000 a 12.000 muertes. [6]
A veces, la capa de inversión se encuentra a una altitud lo suficientemente alta como para que los cúmulos se condensen, pero solo puedan extenderse por debajo de la capa de inversión. Esto reduce la cantidad de luz solar que llega al suelo y evita que se formen nuevas corrientes térmicas . A medida que las nubes se dispersan, el tiempo soleado reemplaza a la nubosidad en un ciclo que puede ocurrir más de una vez al día.
A medida que aumenta la temperatura del aire, el índice de refracción del aire disminuye, un efecto secundario de que el aire más caliente sea menos denso. Normalmente, esto da como resultado que los objetos distantes se acorten verticalmente, un efecto que es fácil de ver al atardecer cuando el sol es visible como un óvalo. En una inversión, el patrón normal se invierte y los objetos distantes se estiran o parecen estar por encima del horizonte, lo que da lugar al fenómeno conocido como Fata Morgana o espejismo .
Las inversiones pueden magnificar el llamado " destello verde ", un fenómeno que ocurre al amanecer o al atardecer, generalmente visible durante unos segundos, en el que la luz verde del sol se aísla debido a la dispersión. [7] La longitud de onda más corta es la que más se refracta, y el componente azul de la luz solar "se dispersa por completo mediante la dispersión de Rayleigh ", lo que hace que el verde sea la primera o la última luz del borde superior del disco solar que se ve. [8]
Las ondas de radio de muy alta frecuencia pueden refractarse por inversiones, lo que hace posible escuchar la radio FM o ver transmisiones de televisión de banda baja VHF desde largas distancias en noches de niebla . La señal, que normalmente se refractaría hacia arriba y hacia el espacio, en cambio se refracta hacia abajo, hacia la Tierra, por la capa límite de inversión de temperatura. Este fenómeno se llama conducto troposférico . A lo largo de las costas durante el otoño y la primavera, debido a que hay múltiples estaciones presentes simultáneamente debido a las pérdidas de propagación reducidas, muchas estaciones de radio FM se ven afectadas por una grave degradación de la señal que interrumpe la recepción. En frecuencias más altas, como las microondas , dicha refracción causa propagación por trayectos múltiples y desvanecimiento .
Cuando existe una capa de inversión, si se produce un sonido o una explosión a nivel del suelo, la onda sonora se refracta por el gradiente de temperatura (que afecta a la velocidad del sonido) y regresa al suelo. Por lo tanto, el sonido se propaga mucho mejor de lo normal. Esto se nota en las zonas cercanas a los aeropuertos, donde el sonido de los aviones despegando y aterrizando a menudo se puede escuchar a mayores distancias alrededor del amanecer que en otros momentos del día, y en los truenos de inversión, que son significativamente más fuertes y se propagan más lejos que cuando son producidos por rayos en condiciones normales. [9]
La onda expansiva de una explosión puede reflejarse en una capa de inversión de la misma manera que rebota en el suelo en una explosión aérea y, como resultado, puede causar daños adicionales. Este fenómeno mató a dos personas en la prueba nuclear soviética RDS-37 cuando se derrumbó un edificio. [10] [11]
La definición del diccionario de inversión de temperatura en Wikcionario
