Strasti a „radosti“ teplotní inverze pohledem meteorologa
Nehybná deka šedých oblaků, dny bez slunce, noci bez tmy a páchnoucí smog. Právě to si asi představíte, když se řekne „inverze“. Skutečnost je složitější.
Zmíněné jevy sice bývají s inverzemi spjaté, ale jen s některými. Jsou inverze, které ani nezaznamenáte – s jasnou oblohou, bez mlhy i smogu... Inverze je pojem známý třeba z matematiky. Nás bude zajímat ta inverze, o které mluví meteorologové. O vysvětlení pojmu jsme požádali Martina Nováka z pobočky Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem-Kočkově.
Co je pro meteorologa inverze?
„Inverze obecně je ‚zvrácenost‘ – to, že něco probíhá jinak než za normálních okolností. V meteorologii těch inverzí známe několik. Nejvýznamnější jsou asi inverze hustoty a inverze teploty. Ale protože inverze hustoty vzduchu je spíš letní téma, protože se děje nad přehřátými povrchy, tak předpokládám, že se budeme věnovat spíš té inverzi teploty vzduchu. Ta se týká vertikálního profilu teploty vzduchu. V troposféře za normálních okolností teplota vzduchu s výškou klesá, ale jsou situace, kdy může v nějaké omezené vrstvě nad omezenou oblastí a po omezenou dobu teplota s výškou stoupat. Potom právě mluvíme o inverzi teploty vzduchu a o té vrstvě, ve které ta teplota s výškou stoupá, mluvíme jako o inverzní vrstvě.“
Proč je vůbec za běžných podmínek u zemského povrchu větší teplo?
„Proč je u povrchu obyčejně tepleji, je celkem jednoduché vysvětlit. To je jako u vás v pokoji u topení, protože zdrojem tepla pro troposféru je primárně zemský povrch. Vzduch si totiž neumí od slunečního záření tu energii vzít, takže si ji víceméně bere zemský povrch a ten je potom topením pro tu troposféru. Sami dobře víte, že nejtepleji je právě u topení, a že se vzrůstající vzdáleností od něj přec jen teplota klesá. Stejné je to v troposféře, nejtepleji je u zemského povrchu.“
Jak probíhá v troposféře normální cirkulace, proudění?
„Cirkulace s teplotní inverzí příliš nesouvisí – kromě jedné věci, a tou je vertikální výměna. V troposféře za normálních okolností, i díky tomu poklesu teploty, probíhá nepřetržitě vertikální promíchávání vzduchu. Ale v situaci, kdy se vytvoří nějaká inverzní vrstva, tak se vzduch promíchává jen v té vrstvě pod inverzí a nebo nad inverzí, ale ne mezi těmito vrstvami. Ty vrstvy spolu vůbec nekomunikují – jako kdyby se na sebe naštvaly a nemluvily spolu.“
Co se tedy musí stát, aby došlo k tomu „zvrácení“, tedy k inverzi?
„Mechanismů je několik. Buď musíte vzduch dole ochladit a nebo nahoře oteplit. Nejčastěji dochází k tomu, že se zemský povrch ochladí tím, že vyzařuje dlouhovlnné záření a veškeré příjmové toky energie jsou menší, než ztráta tímto vyzařováním. Od zemského povrchu se pak ochlazuje i přilehlá vrstva vzduchu, protože vždycky existuje tok tepla od teplejšího ke studenějšímu. Když se povrch ochladí, teplejší vzduch v tu chvíli odevzdává svoje teplo tomu povrchu a snižuje svou teplotu. Takhle vznikají přízemní, tzv. radiační teplotní inverze, kterých je poměrně dost. Dá se říci, že se u nás vyskytují kolem 200 dnů v roce, aspoň na chvíli. Z inverzí, kde připadá v úvahu oteplování nahoře, je asi nejvýraznější tzv. advekční výšková teplotní inverze, kdy přichází nějaký teplý vzduch, ale s tak malou energií, že nestíhá vytlačit těžký studený vzduch z poloh při zemi. Tím pádem ten teplý vzduch proudí nerušeně nad studeným, a na jejich rozmezí se vytváří inverzní vrstva té výškové advekční inverze.“
Ve kterém ročním období se teplotní inverze vyskytují nejčastěji?
„Člověka samozřejmě napadne, že nejméně se vyskytují v létě, ale není to pravda. V létě je poměrně dost těch radiačních teplotních inverzí, které sice netrvají dlouho, nemají žádný závažnější dopad, ale existují. Nejmenší počet inverzí bychom našli v druhé půlce jara, v dubnu až květnu, kdy díky tomu, že je to ještě přechodová fáze, tak bývá přece jen trošku zvýšené proudění vzduchu, které brání častému vzniku radiačních inverzí. Nejvíc inverzí potkáme v zimě. Kromě klasického radiačního principu, který má navíc ‚víc času‘, protože v zimě máme delší noci a období bez slunečního záření je tak delší, se přidávají i další. Právě pro zimu jsou typické třeba ty advekční teplotní inverze.“
Existuje něco jako „typické inverzní počasí“?
„Vlastně neexistuje. Třeba při těch radiačních inverzích je typické, že je krásně jasno – máte krásnou, jasnou noc, ochlazuje se a vytváří se přízemní inverze. Ale je pravda, že existuje něco, čemu se inverzní počasí říká – i když je to trošku zjednodušené. Je to počasí, které je spojené s dlouhotrvajícími výškovými teplotními inverzemi, převážně advekčními. To je takové to typicky šedivé zimní počasí – je dlouhodobě zataženo nízkou inverzní oblačností druhu stratus, případně ještě stratocumulus. Beznadějná obloha, jednolitá šeď bez jakýkoliv struktury. Ta šeď je přes den, ta šeď je v noci a je výrazně narušen denní chod světla. Přes den ta nízká oblačnost propouští poměrně málo světla a i rozptýleného slunečního záření je málo. Takže máme šero celý den a každý asi dobře ví, že občas musí v zimě svítit i přes den, když chce něco dělat. V noci pak ve městech chybí pro změnu tma, protože od té nízké oblačnosti se odráží veškeré světelné znečištění města. Leckdo má pak problémy se spánkem, protože prostě není normální osvětlení.“
Málo světla přes den, případně přemíra světla v noci – to není jediný problém, se kterým se v době výškových teplotních inverzí potýkáme. Jaké další nepříjemnosti takzvané inverzní počasí přináší? Podle meteorologa Martina Nováka jich vůbec není málo. Hlavním problémem je, že inverzní vrstva funguje jako poklička. Veškeré znečištění, které vypustíme do ovzduší, pod touto pokličkou zůstává a stoupající koncentrace znečišťujících látek mohou při delším trvání vyústit ve smogovou situaci. Inverzní vrstva se může vytvořit kdekoliv v rámci celé troposféry, prakticky v jakékoliv výšce. Pro meteorology jsou významné situace, kdy se toto rozhraní nachází zhruba ve výškách pod 1,5 kilometru.
Jak dlouho může inverze trvat a co se musí stát, aby se situace vrátila k normálu? Podle Martina Nováka nejsou výjimečné ani několikatýdenní inverze. Jediným mechanismem nápravy je přechod výrazné studené fronty, která s sebou nese i výrazné proudění.
Inverze samy o sobě nejsou produktem naší civilizace, jde o zcela přirozený jev. Povídali jsme si o tom s Martinem Novákem z pobočky Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem-Kočkově.
Kdybychom tolik nešpinili ovzduší, vadily by nám inverze podstatně méně. Možná by stálo za to uvědomit si někdy, zvlášť v době teplotních inverzí, že to, jak se nám právě dýchá, záleží do určité míry i na každém z nás.
Vysíláno v Planetáriu č. 02/2012, 7. - 13. ledna.
Přepis: NEWTON Media, a.s., redakčně doplněno a upraveno.
Čtěte také:
Oblaka nad našimi hlavami
Extrémy počasí
Co padá z oblaků
Jak se dělá předpověď
