Općenito, znamo da temperatura opada s nadmorskom visinom. Ta je varijacija poznata kao vertikalni temperaturni gradijent , a nastaje zato što se izvor topline koji zrači u atmosferu nalazi na razini tla. Dakle, što je dalje od izvora, zrak će biti hladniji.
Ovaj gradijent može se promijeniti zbog nekoliko procesa: naglog pada ili porasta temperature tla ili jakih vjetrova. Kako bismo to bolje razumjeli, u ovom ćemo specijalu pogledati strukturu atmosfere i zašto se temperatura mijenja kako se penjemo.
Struktura atmosfere
Atmosfera se sastoji od 5 slojeva: troposfere , stratosfere , mezosfere , termosfere i egzosfere.
- Troposfera: nalazi se tamo gdje jesmo i ima nadmorsku visinu od oko 12km. Tu se stvaraju oblaci, žive biljke i životinje, nalazimo ocean i pustinje itd.
- Stratosfera: smještena između 12 i 50 km nadmorske visine, tamo ćemo vidjeti nadzvučne ravnine.
- Mezosfera: smještena između 50 i 80 km nadmorske visine. Ovdje "plove" radio-valovi i tamo dolaze kozmičke zrake.
- Termosfera: među 80 i 690 km nadmorske visine pojavit će se sjeverno svjetlo, pored svemirskih letjelica u Zemljinoj orbiti.
- Egzosfera: i na kraju, od 690km nadmorske visine naći ćemo Sputnik I.
Okomiti toplinski gradijent
Kao što smo spomenuli, temperatura općenito opada s nadmorskom visinom. U troposferi ima približnu vrijednost od šest stupnjeva po kilometru . To znači da ako je, na primjer, temperatura na razini mora 15 stupnjeva, na nadmorskoj visini od približno pet kilometara dosegnut će vrijednost od -15 stupnjeva (smanjenje od 30 stupnjeva).
Sunčeve zrake ne dopiru podjednako do svih dijelova globusa, niti se razlikuju ovisno o godišnjim dobima. Stoga je u umjerenim zonama temperaturni gradijent mnogo veći nego u tropskim zonama, 1°C na svakih 155 metara nadmorske visine , zbog niže razine sunčeve svjetlosti i rjeđe atmosfere. Čak i unutar istih tih zona, varijacije se javljaju kao rezultat orijentacije terena i udaljenosti od ekvatora i polova.
U intertropskom pojasu temperatura se smanjuje za otprilike jedan stupanj Celzija na svakih 180 metara nadmorske visine, jer je atmosfera gušća i vrlo blizu ekvatora. To, u kombinaciji s rotacijom Zemlje, stvara toplu klimu.
Ali u nekim dijelovima atmosfere događa se suprotno: temperatura raste s nadmorskom visinom. U tom slučaju, kaže se da je vertikalni temperaturni gradijent negativan . Na primjer, ako se temperatura poveća za 21 stupanj Celzija za razliku u nadmorskoj visini od 1 km, kaže se da je vertikalni temperaturni gradijent -2°C po km. To se može dogoditi čak i u nekim slojevima troposfere, stvarajući ono što se naziva temperaturna inverzija.
Inverzije temperature javljaju se i u gornjem dijelu stratosfere. Suprotno tome, u mezosferi se temperatura u prosjeku smanjuje kada raste, odnosno vertikalni toplinski gradijent je pozitivan.
U termosferi se temperatura povećava s visinom i, prema tome, okomiti toplinski gradijent ponovno postaje negativan u ovom području atmosfere.
Što je toplinska inverzija?
Do ovog fenomena dolazi kada se tlo brzo ohladi zračenjem, što zauzvrat hladi zrak u kontaktu s njim. Hladniji, gušći zrak iznad se zatim još više hladi. To uzrokuje naglo smanjenje brzine miješanja dvaju slojeva zraka.
To se obično događa, posebno zimi, što rezultira upornom maglom i mrazom. Dok temperaturna inverzija obično nestaje nakon nekoliko sati, pod nepovoljnim uvjetima može trajati nekoliko dana dok se zrak u kontaktu s tlom ne zagrije i ne obnovi cirkulaciju u troposferi.
Vrlo jasan primjer ove inverzije može se vidjeti u Limi , zbog Humboldtove struje. Ova oceanska struja hladi obalu, a topliji gornji slojevi uzrokuju vrlo oblačno nebo, što rezultira hladnijom i sušom klimom u tom području nego što bi se očekivalo s obzirom na njegovu geografsku širinu.
Unatoč tome, ako nema promjena u zračnim masama, odnosno ako nema nestabilnosti u atmosferi ili aktivnih fronti, temperatura će rasti s nadmorskom visinom , na nekim mjestima više nego na drugima.
Jeste li znali koji je okomiti toplinski gradijent i od čega se sastoji? Je li vam bilo korisno?