وارونگی دما چیست
علمی و تکنولوژی › علمی
- 97/08/27
در حالت عادی و از لحاظ فیزیکی، هوای گرم به سمت بالا و هوای سرد به دلیل سنگینی به سمت پایین حرکت می کند . در اوایل روز و هنگام طلوع خورشید لایه های زمین به دلیل برخورد اشعه های نور خورشید گرمتر از لایه های زیرین می شود . با شروع روز و آغاز فعالیت های انسانی و مصرف سوخت دمای هوای سطح زمین زیاد می شود. این هوای گرم هنگام صعود و حرکت به سمت بالا یا هنگام جا به جایی به وسیله باد با لایه ای هم دما از هوا که توسط تابش خورشید در طبقات فوقانی جو تشکیل شده برخورد کرده و این مانع صعود و تبادل هوا می شود . نتیجه آن تشکیل یک سطح پوششی بالای شهر است که با گذشت زمان و افزایش فعالیت های انسانی و به دلیل حبس هوادر زیر این لایه مواد آلاینده تولیدشده در سطح زمین باقی مانده و بالا نمی روند . هیچ کدام از آلاینده ها در به وجودآمدن چنین پدیده ای دخیل نیستند و فقط وضعیت جوی است که آن را بوجود می آورد. بعبارتی دمای هوای محیط در لایه تروپسفر معمولا با ارتفاع کاهش می یابد . با وجود این گاهی اوقات درلایه مزبوردرجه حرارت با ارتفاع افزایش نشان می دهد که به این وضعیت اینورژن یا وارونگی دما گفته می شود . وارونگی دما گاهی از سطح زمین به طرف بالا دیده می شود که آن را اینورژن سطح زمین می گویند و گاهی در لایه ای بالاتر از سطح زمین دیده می شود که آن را وارونگی سطوح فوقانی می خوانند . هرچند نقش انسان در آلوده کردن جو موثر است ‘ اما طبیعت نیز گاهی اوقات با پدیده اینورژن در تشدید موضوع دخالت دارد . زیرا هنگامی که این پدیده اتفاق می افتد هوای سرد و آلوده به دلیل سنگینی بیشتر در سطح پایین و هوای گرم در ارتفاع بالا قرارمی گیرد و لذا جو حالت پایدار به خود گرفته و امکان مخلوط شدن و تهویه هوا میسر نمی گردد انواع وارونگی دما
وارونگی دما به طرق گوناگون ایجاد می شود که چهار نوع وارونگی دما عبارتند از:
وارونگی دما تشعشعی
وارونگی تربولانسی
وارونگی فرونشینی
وارونگی جبهه ای
وارونگی که این روزها بیشتر باعث آلودگی مناطق کشور می شود وارونگی تشعشعی است
عوامل زیر در در وارونگی دما موثر
1-سمت و سرعت باد
2-وجود رشته کوهها و جهت آنها نسبت به باد غالب
۳-وجود شارشهای ناپایدار جوی و میزان بارندگی مربوط به آن
۴-حرکت قایم لایه های جو (ادوکشن و کنوکشن)
اینورژن تشعشعی
در اینورژن تشعشعی اغلب وارونگی دما درسطح زمین ایجاد میگردد. بدین معنی که در هنگام شب سطح زمین در اثر تشعشع سرد می شود و چناچه فرایند سرد شدن برای مدت کافی ادامه یابد هوای نزدیک سطح زمین سردتر از جو بالای آن می شود و وارونگی دما در نزدیکی زمین گسترش می یابد
در هوای آرام و در موقع وزش بادهای خیلی ضعیف فرآیند سرد شدن به طرف بالا تا ارتفاع نسبتا کمی گسترش می یابد که وارونگی کم عمق ایجادمی شود با وجود این گاهی دمای سطح زمین نیز پائین است و وارونگی دما ( اینورژن ) کم عمق سطح زمین کاملا مشخص می شود . در این حالت آن را اینورژن شدید می خوانند. در شبهای بدون ابر و همراه با باد ضعیف وارونگی تشعشعی پدید می آید و در صورت کافی بودن رطوبت در این شرایط مه صبحگاهی ( مه تشعشعی ) ایجاد می شود
در بعضی شرایط شبنم یخی تشکیل می شود و در این حالت رطوبت هوا کمتر است و تشعشع سریعتر انجام می شود و در نتیجه دمای سطح زمین کمتر می شود . این وضعیت بخصوص در مناطق نیمه خشک ( شهرستان تبریز ) بعد از شبهای طولانی بدون ابر و در فصل زمستان پدید می آید . در شب از قله ابرها نیز عمل تشعشع انجام می شود . در این صورت ممکن است اینورژن تشعشعی در جو در ارتفاعی کاملا بالاتر از سطح زمین توسعه یابد
اینورژن تلاتمی (توربولانسی )
تلاتم یا اغتشاش هوا اغلب در توسعه وارونگی سهم دارد و چنانچه به مدت کافی ادامه یابد اختلاط کلی هوا در لایه هایی که تلاتم وجود دارد رخ می دهد
تلاتم یا اغتشاش مکانیکی سبب انتقال هوای سرد قسمت پایین وارونگی سطح زمین به ارتفاعات بالاتر می شود . این حالت سرد شدن هوا که در اثر تشعشع انجام می شود . در لایه ای ضخیم تر گسترش می یابد و قله وارونگی به ارتفاعات بالاتر کشیده می شود
از طرف دیگر چنانچه باد شدیدتر باشد تلاتم بیشتر می گرددو اختلاط هوا سبب
می شود،که هوای سردتر در سرتا سر لایه ای ضخیم تر گسترش یابد . در نتیجه کاهش دما کمتر می گردد، و وارونگی دماپدید نمی آید . این موضوع نشان می دهد که قدرت باد و تلاتم ایجاد شده باید در منطقه معین باشد. تا اینکه اینورژن تلاتمی عمیق در سطح زمین پدید آید. تلاتم گاهی وارونگی دمای فوقانی را ایجاد می کند.
در لایه هایی که تلاتم وجود دارد هوایی که به طرف پائین کشیده شده است ، در اثر فشرده شدن در حالت بی دررو )آدیاباتیک ) گرم می شود . در همین موقع هوا از سطح پایین تر صعود می کند و در اثر انبساط به حالت (آدیاباتیک ) سرد می شود. پس از مدتی هوا کاملا در لایه تلاتم (توربولانس ) تحت تاثیر انبساط و فشردگی به حالت بی دررو (آدیاباتیک ) قرار میگرید و عمل اختلاط انجام می شود . در این صورت کاهش دما با ارتفاع یا اصطلاحاً (لاپسریت ) به حالت بی دررو ( آدیاباتیک ) خشک در داخل لایه گسترش می یابد ، بدین معنی که هوای قسمت پایین لایه گرمتر و در قسمت فوقانی لایه سردتر از حالت اولیه می شود
دمای هوا در قسمت بالاتر از لایه تلاتم (توربولانس ) تحت تاثیر سرد شدن به حالت بی دررو (آدیاباتیک) قرار نمی گیرد و در نتیجه وارونگی تلاتمی (اینورژن توربولانسی ) ایجاد می شود
وارونگی فرونشینی (Subsidence)
این نوع وارونگی با پدیده همرفت (convection) در سطوح فوقانی و واگرایی (divergence) در سطوح زیرین هوا همراه است. این نوع وارونگی در دو حالت پدید می آید
از آن جایی که جریان هوا در نزدیکی سطح زمین به اطراف حرکت می کند هوایی که از بالا به سمت پایین فرو می نشیند جای آنرا می گیرد. هوای نزول کننده همچنان که به سطح زمین نزدیک می شود در نتیجه فشرده شدن گرم می شود
با وجود گرم شدن این هوا، چنانچه دمای هوا در قله هوای درحال فرونشینی گرمتر از کف آن باشد با پدیده وارونگی دمایی مواجه خواهیم شد. این نوع وارونگی در مناطقی که هوای پرفشار بر آنها استقرار یافته تشکیل می شود
در طول شب هوای مجاور قلل کوهستانی در نتیجه تابش مادون قرمز حرارت به سرعت سرد شده و در نتیجه سنگینی به آرامی و صورت یک لایه نازک از مجاورت سطح دامنه کوه به طرف کف دره ها و دشت های مجاور خزیده و در چاله ها روی هم انباشته می شود و در نتیجه این عمل هوای گرم مجاور سطح زمین به لایه های بالاتر رانده می شود که زاییده این عمل نیز وارونگی دمایی است
وارونگی جبهه ای
در جبهه ی گرم هنگامی که یک توده هوای گرم در مواجه با توده هوای سرد مجبور به صعود از روی هوای سرد می شود در امتداد قائم هوای زیر سردتر از هوای سطوح فوقانی خواهد بود و نوعی وارونگی را بوجود خواهد آورد که به وارونگی جبهه ای موسوم می باشد. ارتفاع لایه وارونگی توسط شیب جبهه هوا و دوام آن نیز توسط سرعت حرکت توده هوا کنترل می شود. به هر صورت با عبور جبهه ی گرم وارونگی نیز از بین خواهد رفت
