Inversión térmica
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La inversión térmica es un fenómeno meteorológico que se da en las capas bajas de la atmósfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con la altitud en una capa de la atmósfera. Como la temperatura suele descender con la altitud hasta el nivel de los 8 a 16 km de la troposfera a razón de aproximadamente 6,5 ºC/km, el aumento de la temperatura con la altitud se conoce como inversión del perfil de temperatura normal. Sin embargo, se trata de una característica común de ciertas capas de la atmósfera. Las inversiones térmicas actúan como tapaderas que frenan los movimientos ascendentes de la atmósfera. En efecto, el aire no puede elevarse en una zona de inversión, puesto que es más frío y, por tanto, más denso en la zona inferior.
Normalmente, en la troposfera existe un gradiente térmico vertical negativo, es decir, según ascendemos, la temperatura del aire va descendiendo. Pues bien, cuando hay inversión térmica ocurre lo contrario, el gradiente deviene positivo o dicho de otra forma, la temperatura del aire aumenta según ascendemos (disminuye según descendemos). Esto ocurre especialmente en invierno (diciembre a enero en el hemisferio norte) cuando se establece una situación anticiclónica fuerte que impide el ascenso del aire y concentrando la poca humedad en los valles y cuencas, dando lugar a nieblas persistentes y heladas. El suelo por la noche pierde rápidamente el calor, enfriando las capas de aire cercanas a él. Puede generarse en un frente ocluido, cuando se da una oclusión de frente frío.
El fenómeno de inversión térmica se presenta cuando en las noches despejadas, el suelo se enfría rápidamente y por consiguiente pierde calor por radiación. El suelo a su vez enfría el aire en contacto con él que se vuelve más frío que el que está en las capas superiores de aire cercanas a él, lo cual provoca que se genere un gradiente positivo de temperatura con la altitud (lo que es un fenómeno contrario al que se presenta normalmente, la temperatura de la troposfera disminuye con la altitud). Esto provoca que la capa de aire caliente quede atrapada entre las 2 capas de aire frío sin poder circular, ya que la presencia de la capa de aire frío cerca del suelo le da gran estabilidad (con un mayor peso) a la atmósfera porque prácticamente no hay convección térmica, ni fenómenos de transporte y difusión de gases (aire que no puede ascender) y esto hace que disminuya la velocidad de mezclado vertical entre la región que hay entre las 2 capas frías de aire.
El fenómeno climatológico denominado inversión térmica se presenta normalmente en las mañanas frías sobre los valles de escasa circulación de aire en todos los ecosistemas terrestres. También se presenta este fenómeno en las cuencas cercanas a las laderas de las montañas en noches frías debido a que el aire frío de las laderas desplaza al aire caliente de la cuenca provocando el gradiente positivo de temperatura.
Generalmente, la inversión térmica se termina (rompe) cuando se calienta el suelo con lo cual restablece la circulación normal en la troposfera.
Si miramos una ciudad rodeada de montañas una mañana fría, en la que la noche anterior fue despejada, vemos una capa de polución retenida encima (como una gran boina de partículas de contaminación retenidas en una nube) que se mantiene fija. Por ella detectamos que ahí existe una inversión térmica. Es el smog (mezcla de niebla y contaminación).
Cuando se emiten contaminantes al aire en condiciones de inversión térmica, se acumulan (aumenta su concentración) debido a que los fenómenos de transporte y difusión de los contaminantes ocurren demasiado lentos, provocando graves episodios de contaminación atmosférica de consecuencias graves para la salud de los seres vivos.
La inversión térmica es un fenómeno peligroso para la vida cuando hay contaminación porque al comprimir la capa de aire frío a los contaminantes contra el suelo la concentración de los gases tóxicos puede llegar hasta equivaler a 14 veces más. (Cuando existen condiciones de inversión térmica y se emiten contaminantes al aire se acumulan (aumenta su concentración), debido a que permanecen retenidos, provocando una contaminación atmosférica de consecuencias graves para la salud de los seres vivos. La concentración de los gases tóxicos puede llegar a ser hasta 10 veces más alta que cuando no existe inversión térmica.)
[editar] Tipos de inversión térmica
• Inversión de gran altura: Cuando una masa de aire caliente se desplaza sobre la superficie terrestre que está más fría y a su vez, es forzada a ascender dinámicamente. Es la que se produce sobre la superficie terrestre debido a su enfriamiento nocturno al enfriarse la masa de aire cercana al suelo en contacto con éste. Es la más frecuente.
Lejos de la superficie terrestre, las inversiones de temperatura se deben al descenso y el consiguiente calentamiento del aire en los anticiclones (áreas atmosféricas de alta presión), o a la penetración de masas de aire frío en otras más cálidas. Dentro de los anticiclones, incluidos los situados sobre los amplios cinturones subtropicales, el aire de las capas secas situadas bajo la tropopausa (límite entre la troposfera y la estratosfera) desciende a razón de aproximadamente 1 km al día como parte de la circulación atmosférica a gran escala y, en el curso de este desplazamiento, se calienta por compresión. El descenso suele interrumpirse a una altitud de aproximadamente 1 km, una zona donde el aire que desciende es más cálido y se apoya sobre la parte superior de una capa atmosférica enfriada por la superficie o procedente de regiones más frías, o que se está elevando a consecuencia de movimientos de convección o de turbulencias próximos a la superficie. La base de la inversión en torno a los anticiclones subtropicales, centrados aproximadamente a 30º al norte y al sur del ecuador, se encuentra a una altitud próxima a los 500 m, y por encima la temperatura puede aumentar más de 10 ºC por km. La base está más elevada hacia el ecuador a lo largo de la dirección noreste y sureste de los alisios, y puede llegar hasta 2.000 m. En la zona de convergencia de los alisios penetran en la inversión masas de grandes cumulonimbos que inyectan enormes cantidades de humedad y calor en las capas altas de la atmósfera.
Un fenómeno típico que va ligado a la inversión térmica en altura es la calima, que no es más que polvo y partículas en suspensión cuya parte superior coincide con la base de la capa estable, es decir, cuando vemos en Madrid (por ejm) la típica capa negra suspendida, que se aprecia muy bien desde fuera de Madrid, quiere decir que hay inversion térmica y queda muy bien delimitada la zona por las particulas en suspensión. Se forma a modo de microclimas, es decir, en una misma zona puede haber varias capas de inversión (no una encima de otra, sino horizontalmente) producida por valles, etc,...
• Superficie de inversión: Cuando una masa de aire frío se mueve debajo de otra más caliente. De carácter fijo (mas localizada) es la ocasionada por la capa de ozono de la estratosfera, que absorbe los rayos ultravioletas de la radiación solar, haciendo que aumente la temperatura de la zona donde se concentra este gas. Se produce en situaciones de anticiclón térmico, cuando el aire desciende por enfriamiento y la pérdida de temperatura es mayor en las capas bajas que en las altas.
En las noches claras se produce una inversión en la superficie o muy cerca de ella a consecuencia del escape de radiación de longitud de onda larga desde la superficie terrestre y las capas altas de la atmósfera, seguido del consiguiente enfriamiento. Al amanecer, la masa de aire frío pegada a la superficie puede tener varias decenas de metros de espesor, aunque este valor puede ser muy superior en regiones montañosas o accidentadas, ya que el aire frío desciende por las laderas y se acumula en el fondo de los valles. Las inversiones próximas a la superficie son comunes en regiones cubiertas de hielo y nieve, como las zonas polares, debido a la radiación y el enfriamiento por conducción; además, en estas regiones el aire cálido debe atravesar la superficie marina fría.
Son ejemplos de penetración de masas de aire cálido por corrientes frías los flujos de los frentes cálidos y fríos; el caso más destacado es el de los monzones; los flujos que sobrevuelan lagos o mares relativamente fríos (la brisa marina, por ejemplo) y penetran durante el día en las masas continentales adyacentes, mientras que de noche se dirigen desde tierra hacia el mar. Las inversiones por encima de las brisas están a casi 1 km de la superficie, mientras que las que afectan a frentes cálidos y fríos pueden encontrarse dentro de la troposfera. La temperatura aumenta con la altitud también en la estratosfera; el aumento es más acusado en las capas medias y altas situadas entre 20 y 50 km de altitud.
[editar] Efectos Adversos de la Inversión Térmica
Aunque los anticiclones suelen estar limpios de nubes cuando las capas de subinversión y la superficie están secas (sobre interiores continentales y desiertos, por ejemplo), las inversiones térmicas pueden atrapar nubes, humedad, contaminación y polen de capas próximas a la superficie, pues interrumpen la elevación del aire desde las capas bajas. Los estratocúmulos de bajo nivel pueden adquirir un carácter extenso y persistente y provocar una ‘oscuridad anticiclónica’, sobre todo si el aire viene del mar. Cuando la velocidad del aire es baja a consecuencia de la inversión, los gases de escape de los automóviles y otros contaminantes no se dispersan y alcanzan concentraciones elevadas, sobre todo en torno a centros urbanos como Atenas, Los Ángeles, Londres y la ciudad de México. La mala calidad del aire a que ello da lugar aumenta la tasa de asma y otras afecciones respiratorias e incluso eleva la mortalidad. Esta clase de inversiones que atrapan la contaminación pueden durar varios días en verano. La conciencia de la gravedad del problema, sobre todo en los veranos más calurosos, ha llevado a los organismos competentes a vigilar la calidad del aire y a advertir cuando es mala y alcanza unos niveles elevados.
Es un fenómeno muy a tener en cuenta en la aeronáutica, ya que puede generar una cizalladura horizontal, especialmente peligrosa en las fases de despegue y aterrizaje de una aeronave porque favorece la entrada en pérdida.
Condiciones de inversión térmica de larga duración con contaminantes de dióxido de azufre y partículas de hollín (el famoso smog) causaron la muerte de miles de personas en Londres, Inglaterra en 1952 y en el Valle de Ruhr, Alemania en 1962. Actualmente en Tokio y en otras ciudades se toman medidas para disminuir el consumo de calefacción y el uso de vehículos si se producen esas condiciones.
