وارونگی دما(Inversion)

  وارونگی تشعشعی

  وارونگی تشعشعی ممکن است وارونگی سطح زمین را ایجادکند.درهنگام شب سطح زمین در اثر تشعشع سرد می شود و چنانچه فرایند سرد شدن برای مدت کافی ادامه یابد هوای نزدیک سطح زمین سردتر از جو بالای آن می شود. در چنین شرایطی  وارونگی دمایی در نزدیکی زمین گسترش می یابد و در نتیجه در هوای آرام یا هنگام وزش باد خیلی ضعیف و کاهش تشعشع از سطح زمین فرایند سرد شدن به طرف بالا تا ارتفاع نسبتا کمی گسترش می یابد که نوعی وارونگی کم عمق ایجاد می شود. با وجود این گاه دمای سطح زمین نیز پایین آمده و وارونگی کم عمق سطح زمین کاملا مشخص می شود که در این حالت آنرا وارونگی قوی می خوانند. البته برای پیدایش وارونگی شرایطی لازم است که عبارتند از :

۱- هوای آرام و بدون باد، زیرا وزش باد و ایجاد تلاطم در هوا موجب مخلوط شدن دمای هوا در سطوح مختلف شده و مانع از شکل گیری پدیده وارونگی دمایی می گردد.

۲ – هوای صاف و بدون ابر نیز در چنین هوایی شرایط بهتری را مهیا خواهد نمود، زیرا وجود پوشش ابری در آسمان سبب جذب پرتوهای مادون قرمز تابشی از سطح زمین و انعکاس مجدد آن به طرف سطح زمین شده و موجب گرم شدن مجدد هوا از پایین خواهد شد. در نتیجه در هوای ابری احتمال وارونگی دمایی کمتر است.

۳ – طولانی بودن شب. در شب های طولانی زمین برای باز تابش انرژی جذب شده در طول روز فرصت کافی خواهد داشت و  زمان برای انتقال انرژی گرمایی به لایه های بالاتر مهیا خواهد بود، به همین دلیل هر چه شب طولانی تر باشد ضخامت لایه وارونگی بیشتر خواهد شد.

به توجه به شرایط ذکر شده مشخص می شود که شب های زمستان بویژه هنگامی که توده های هوای پایدار بر منطقه ای ساکن باشد شرایط ایجاد وارونگی های تابشی بیش از هر موقع دیگر مهیا خواهد بود. این نوع وارونگی با طلوع خورشید بتدریج از بین می رود.

با حاکم شدن وارونگی دمایی در سطح زمین بویژه در مناطق شهری بزرگ و صنعتی آلودگی های تولید شده توسط منابع آلاینده مانند خودرو ها ، کارخانه ها ، لوازم گرمازای منازل و… به دلیل سنگین بودن هوای سرد و عدم تمایل این هوا به صعود و انبساط وترکیب آن با هوای فوقانی در سطح زمین متراکم شده و سبب افزایش غلظت آلاینده ها در درون هوای استنشاقی انسان شده و عوارضی را به دنبال خواهد داشت.

 وارونگی تربولانسی

تربولانس به مفهوم ایجاد آشفتگی و تلاطم های کوچک در هوا می باشد که به دو صورت حرارتی و مکانیکی ظاهر می شود که در وارونگی دمایی دو اثر کاملاً متضاد دارند. نوع اول در طول روز با طلوع خورشید روی میدهد و نتیجه آن از بین رفتن وارونگی دمایی است، و نوع دوم که در نتیجه وزش باد بر روی سطوح ناصاف مانند ناهمواری ها و ساختمانهای مرتفع شهری است پدید می آید . این فرایند موجب چرخش های کوچک در درون هوای موجود در لابلای ساختمانها و یا بین ناهمواریهای کوچک شده و درنتیجه بخش زیرین هوا از سطوح فوقانی آن جدا گردیده و این لایه هوا که در نتیجه تابش دمای خود را در طول شب از دست نمی دهد با هوای بالایی مخلوط نشده و به صورت یک لایه سرد در زیر لایه های گرمتر فوقانی به صورت یک لایه وارونه ظاهر می گردد. این پدیده در شهرهای بزرگ به ساختمانهای بلند و یا سطوح طبیعی یا شهرهای واقع در لابلای تپه ها دیده می شود. تربولانس سبب تقویت وارونگی تشعشعی می گردد.

 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؛

الف) 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 آ« ها استقرار یافته تشکیل می شود. 

ب) 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 سرد تر 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.

آلودگی و مه دود شیمیایی

بسیاری از مناطق شهری با پدیده آلودگی هوا روبه‌رو هستند که در جریان آن ، سطوح نسبتا بالایی از ازن در سطح زمین که جزء نامطلوبی از هوا در ارتفاعات کم است، در نتجه واکنش نور القایی آلاینده‌ها تولید می‌شود. این پدیده را مه دود نور شیمیایی می‌نامند و گاهی از آن به عنوان “لایه ازن در مکانی نادرست” از نظر تشابه آن با مسئله تهی شدن ازن استراسفر یاد می‌کنند. فرآیند تشکیل مه دود در واقع شامل صدها واکنش مختلف است که دهها ماده شیمیایی را دربرمی‌گیرد و بطور همزمان رخ می‌دهند. در واقع ، هوای شهرها را به “واکنشگاههای شیمیایی عظیم” تشبیه کرده‌اند. پدیده مه دود شیمیایی ، نخستین بار در دهه ۱۹۴۰ در لوس آنجلس مشاهده شد و از آن زمان ، عموما به این شهر بستگی داده شده است. اما در دهه‌های اخیر با کنترل آلودگی هوا مسئله مه دود در شهر لوس آنجلس بطور نسبی تخفیف پیدا کرده است. از نظر کمی ، اکثر کشورها و همچنین سازمان جهانی بهداشت (WHO) ، حدی را برای حداکثر غلظت مجاز اوزون در هوا در نظر گرفته‌اند که در حدود ۱۰۰ppb (میانگین غلظتها در طول زمان یک ساعت) است. اوزون در هوای پاکیزه تنها به چند در صد این مقدار می‌رسد. واکنش دهنده‌های اصلی اولیه در یک پدیده مه دود نور شیمیایی ، اسید نیتریک ، NO و هیدروکربنهای سوخته نشده هستند که ازموتورهای احتراقی درون سوز به عنوان آلاینده در هوا منتشر می‌شوند. جزء مهم دیگر در تشکیل مه دود ، نور خورشید است.