Co je to teplotní inverze a jak vzniká?

20. 11. 2021

POSLEDNÍ AKTUALIZACE 21.11.2021 09:01

Miloslav Staněk

V podzimních a zimních měsících se často setkáte v našich předpovědích i v médiích s pojmem teplotní inverze. Čatokrát pak v našich předpovědích upozorňujeme na podzim a v zimě na inverzní ráz počasí nebo píšeme, že bude zataženo nízkou inverzní oblačností. Co však znamená teplotní inverze a jak teplotní inverze dělíme? To se dočtete v tomto článku.

Teplotní inverze je zvláštní případ extrémně stabilního zvrtvení atmosféry, kdy teplota v určité vrstvě, jíž říkáme inverzní vrstva, s výškou stoupá. Vzhledem k tomu, že teplota s výškou v inverzní vrstvě stoupá, jsou zde potlačeny výstupné pohyby, proto nedochází k promíchávání vzduchu přes inverzní vrstvu. De facto tak inverze působí jako poklička na hrnci. Jestliže v této vrstvě viditelně teplota nestoupá, ale její hodnoty jsou podobné a neměnné, hovoříme o tzv. izotermii.

Izotermie

Izotermii nalezneme běžně nejmohutnější a také v celku stabilní v rámci stratosféry. Někdy se tak oblast spodní stratosféry, kde se izotermie vyskytují, označuje jako izosféra.

Izotermie ve stratosféře se vyskytují od tropopauzy do tzv. izopauzy, horní hranice izotermální vrstvy ve stratosféře. Výraznou inverzní vrstvu pak vidíte ve výšce mezi jedním a dvěma kilometry. Zdroj: Český hydrometeorologický ústav

Vraťme se ale zpět do nejnižší vrstvy atmosféry, troposféry, kde probíhá většina atmosférických procesů. Právě zde je izotermie počátkem tvorby pozdější teplotní inverze. O problematice inverzí a předpovědí si v této souvislosti můžete přečíst tento článek od našeho meteorologa Jana Horáka. O počasí a o nás se dočtete více i v dalších článcích na našem blogu o počasí.

Izotermie v troposféře zobrazená na tzv. Stuvegramu, zdroj: University of Wyoming

Více o izotermii se dočtete v Elektronickém slovníku České meteorologické společnosti.

Teplotní inverze viditelná na sondážním diagramu (emagramu) z Prahy Libuše dne 16. 11. 2021 času 12 UTC. Zdroj: Český hydrometeorologický ústav

Dělení inverzí dle výšky

Teplotní inverze dělíme na dvě základní kategorie, a to přízemní, která se vyskytuje blízko zemského povrchu a výškovou, kterou nacházíme z pravidla ve výšce třeba okolo kilometru nebo i několika kilometrů nad zemským povrchem. Teplotní inverze se často vyskytuje například v souvislosti s výskytem tzv. radiační mlhy nebo advekční mlhy, kdy se nad chladný zemský povrch nasouvá relativně teplejší vzduch. K prvnímu případu dochází běžně již ke konci léta či na podzim, k tomu druhému případu pak v zimě, kdy se vyskytuje sněhová pokrývka. Výskyt jednoho typu inverze není výlučný pro druhý, to znamená, že můžeme mít v troposféře jak přízemní, tak výškovou teplotní inverzi.

Dělení inverzí podle příčin jejich vzniku

Inverze teploty vzduchu advekční – hovoříme o ní tehdy, když nad relativně chladnější vzduch proudí vzduch teplejší. Může se tak stát při zemi i ve výšce. Příkladem příčiny vzniku nynější inverze, kterou v registrujeme, byla právě advekce teplého vzduchu kolem tlakové výše nad východní Evropou. O přízemní advekční inverzi hovoříme například tehdy, když nad chladný zemský povrch nadsune vzduch relativně teplejší.
Inverze teploty vzduchu subsidenční – principem vzniku je tzv. subsidence neboli sesedání vzduchu. Jedná se o pomalé pohyby v rámci tlakové výše, kdy vítr z vyšších hladin troposféry sestupuje do nižších. Vyskytuje se u tzv. teplých či jinými slovy vysokých anticyklon, kdy při sesedání vzduchu dochází zároveň adiabaticky k oteplování vzduchu. V letních měsících omezují tlakové výše výstupné pohyby a tím i tvorbu kupovité oblačnosti.
Inverze teploty vzduchu radiační – vzniká jako důsledek radiačního vyzařování záření ze zemského povrchu. Vyskytuje se častokrát v nočních hodinách společně i s tzv. radiačními mlhami při zemském povrchu. V letních a brzkých podzimních měsících bývá rozrušena společně s prvními slunečními paprsky. V zimních měsících, kdy je insolace (tedy nižší množství slunečního záření vztaženého na jednotku plochy) nižší, se může radiační inverze udržet i do odpoledních hodin a nemusí být ani tak přes den rozrušena. Výšková radiační inverze vzniká v důsledku vyzařování oblačností, není však tak častá.
Inverze teploty vzduchu frontální – její příčinou je přechod teplé fronty, může se však vyskytovat i například na okluzních frontách nebo na studených frontách. O frontálních inverzích se moc zpravidla nemluví, protože na rozdíl od ostatních druhů inverzí nepředurčují výskyt nepříznivých rozptylových podmínek, jelikož v souvislosti se samotnou frontou dojde k promíchání vzduchu.
Dalšími inverzemi jsou turbulentní inverze teploty vzduchu či inverze teploty vzduchu pasátová, která se vyskytuje v oblasti pasátové cirkulace a její příčinou je subsidence v oblastech tropů a subtropů.

Inverzní charakter počasí z naší kamery umístěné na vrcholu Velká Rača. Zdroj: Meteopress

Problémy spojené s teplotními inverzemi

Hlavním problémem, který teplotní inverze způsobují, jsou špatné rozptylové podmínky. Teplotní inverze brání promíchávání vzduchu a vzestupným pohybům, čímž dochází k hromadění částic polétavého prachu, spórů plísní a znečištujících látek v ovzduší. Kromě toho mohou inverze působit mrholení, které při teplotách blízkých bodu mrazu může na silnicích namrzat a tím působit komplikace v dopravě.

O znečištění ovzduší jsme psali zde:

Zajímavé jevy spojené s inverzí

Optické jevy

Především v souvislosti s mlhami se setkáváme s optickými jevy jako je mlhová duha či gloriola, která se vyskytuje dosti často naopak na inverzní oblačnosti.

Mlhová duha nebo také bílá duha – vzniká lomem a odrazem světelných paprsků na kapičkách mlhy. Vzhledem k tomu, že jsou kapičky malé, je mlhová duha neostrá. Můžeme na ni narazit jak ve dne, tak i v noci. Pozorování v noci je však raritnější, jelikož musí být Měsíc v úplňku. Typické spektrum pro běžnou duhu v mlhové duze nenajdeme, můžeme zde však pozorovat slabé odstíny barev. Vnitřní část s nádechem modré a tu vnější s narůžovělým či načervenalým odstínem jinak je mlžná mlha bílé barvy. Vzácně můžeme narazit i na dvojtou mlhovou duhu. Bílou duhu nemůžeme pozorovat na zmrzlé mlze složené z ledových krystalků.

Ranní mlhová duha focená nedaleko obce Černotín na Přerovsku. Autor: Jiří Kaňovský

Gloriola – útvar sestávající se ze soustředných barevných kružnic okolo objektu, který stíní paprskům světla. Vzniká zpětným ohybem světelných paprsků na kapičkách vody. Pozorovat jej můžeme nejčastěji na horách nad inverzní vrstvou oblačnosti v okolí stínu vrženého přímo námi či nějakým objektem v okolí, nebo lze jev pozorovat dokonce i ve stínu letadla. Tento úkaz je též znám pod názvem Brockenský přízrak, podle hory Brocken nacházející se v pohoří Harz v Německu, kde byl často popisován. Více o gloriole píšeme i v tomto článku.

Gloriola zachycená naší kamerou na vrcholu Velká Rača na Slovensku.

Detail glorioly na inverzní oblačnosti ve stínu vysílače na Lysé hoře v Beskydech vyfotografoval pan Jiří Dostál

Vliv na tvar kouřové vlečky

Kouřková vlečka je útvar vyskytující se okolo komínů, obsahující znečišťující látky, prachové částice a vodní páru a je teplejší než okolní vzduch. Na její tvar má vliv i inverze. Konkrétně před několika dny bylo v touto souvislostí diskutováno několik snímků.

Jeden ze snímků, který pořídila paní Hana Podrazká nedaleko jaderné elektrárny Dukovany.

Na snímku vidíme, že nejdříve teplý vzduch společně s malými kapičkami z chladicích věží poměrně rychle stoupá. A poté narazí na výškovou inverzi, která způsobuje tento charakteristický rozptyl v horizontálním směru. Zároveň vidíme, že vertikálně není oblačnost nikterak mohutná. Zatímco v okolí nedochází k nasycení vzduchu vodní parou (v okolí vidíme oblaky jen sporadicky), díky zdroji vlhkosti z chladicích věží jaderné elektrárny a inverzní vrstvě, která brání výstupným pohybům, nám vzniká rozsáhlá kouřová vlečka.

Kouřová vlečka nad jadernou elektrárnou v Temelíně. Fotografii požídila Šárka Šarik Francová

Jak můžete vidět, teplotní inveze nepřináší jen ponuré počasí, se kterým ji máme nejčastěji spojenu, ale také spoustu zajímavých a pěkných jevů, které můžete pozorovat. 🙂