Teplotní inverze není jen mlha či nízká oblačnost

Definice a další znaky teplotní inverze, jako netypického průběhu teploty vzduchu s výškou (vertikální chod teploty v atmosféře). Pojem inverze je obecný a nelze ho používat jen na jediný prvek, ani pouze v oblasti meteorologie. Správně hovoříme o teplotní inverzi a jak název napovídá, hlavní roli zde hraje teplota vzduchu jako základní meteorologická a klimatická veličina. Přesněji její chod, tedy průběh s výškou v troposféře či dalších atmosférických vrstvách. Pro počasí je zajisté důležitý vývoj teploty vzduchu v oblasti troposféry, avšak sledujeme zajisté též teplotu vzduchu například ve stratosféře. Předpověď teploty vzduchu ve výškách najdete u každého předpovědního modelu. Zpravidla jde o předpověď teploty v hladině 850hPa, tedy výšce cca 1 500m n.m. Ale také teploty vzduchu v 10hPa, což odpovídá výšce asi 30km. Její předpověď je od modelu GFS k dispozici například na stránce Meteociel.

Znaky teplotní inverze, která není jen mlha

Jak je obecně známo, teplota vzduchu v troposféře s výškou úměrně klesá. Jde o pokles o cca 1°C na 100km výšky. Hovoříme zde tedy o běžném chodu teploty vzduchu s výškou. Pokud se v určité vrstvě pokles zastaví a teplota je shodná, řeč je o její izotermii. Na počasí má ovšem značný vliv opačný chod teploty vzduchu s výškou vůči běžnému, odborně řečeno inverzní. Odtud tedy pojem teplotní inverze nebo-li inverze teploty vzduchu. Teplotní inverze je ovšem běžný jev nejen v troposféře, ale hlavně v celé atmosféře. Ta se totiž nechová stále zcela shodně a dochází tak k těmto rozdílům.

Meteorologický slovník terminologický a výkladový definuje teplotní inverzi jako “zvláštní případ vert. rozložení teploty vzduchu, při kterém v určité vrstvě atmosféry, v tzv. inverzní vrstvě, teplota s nadm. výškou vzrůstá”. Dále definuje druhy teplotní inverze.

S mlhou i bez ní

Výskyt teplotní inverze má jisté důsledky co se týče meteorologického vývoje. Teplotní inverze mají v našich podmínkách vliv na počasí v chladné i teplé části roku. V chladné části roku, zejména během podzimu a v zpočátku zimní sezóny jsou tyto vlivy více patrné v samotném vývoji počasí. Teplotní inverze znamená v určité výšce příliv teplého vzduchu do vyšších výšek a naopak hromadění studeného vzduchu v nižších výškách. V našich podmínkách dochází v chladné části roku k výskytu přízemních teplotních inverzí. Jinými slovy, při takových situacích proniká studený vzduch přímo do nižších poloh a na našem území se spolehlivě hromadí. Do vyšších poloh proudí vzduch teplý. Výskyt studeného vzduchu ve sníženinách působí při slabém slunečním svitu a též dostatečné vlhkosti ve vzduchu vznik mlh (označujeme tak souhrnně i nízkou oblačnost = mlha ve výšce z pohledu pozorovatele).

Tvrzení že nás dnes čeká místy inverze a jinak slunečné počasí, které můžeme občas v médiích zaznamenat, není přesné a správné. Teplotní inverze se totiž může spolehlivě odehrávat i bez mlh a nízké oblačnosti. Důležité je tedy chování teploty vzduchu v dané oblasti vůči okolí.

Mlha se nemusí nutně vytvořit i přesto, že se v oblasti vyskytuje významná teplotní inverze. Nebo se tato může při vysušení vzduchu během dne rozpustit. I když pak většinou pronikne teplý vzduch i v případě nižší polohy, nemusí tomu tak být. Teplotní inverze pokračuje i při slunečném počasí. To velice dobře poznáme na teplotě vzduchu, která se nijak zvyšovat nebude.

Zjišťování výskytu teplotní inverze

Velice důležité je pozorování a následná předpověď teploty vzduchu v různých výškách. Stejně jako tlak vzduchu bývá teplota vzduchu ve výšce rozdílná oproti té přízemní. Aktuální výskyt teplotní inverze zjistíme podle aerologického měření (aerologický diagram) s křivkou vývoje teploty vzduchu nejen v troposféře. Podle toho poté modely předpovídají vývoj teploty vzduchu v určitých výškách v budoucnu. Pro základní orientaci používáme četně předpovídanou teplotu vzduchu v 850hPa (1 500m) a v přízemní vrstvě, tedy ve výšce 2m nad povrchem.

Příkladem zjištění inverze může být třeba současná situace, teplota vzduchu dle modelu GFS k 21.1.2020 7 SEČ – na obr. 2a – výška 1.5km (hladina 850hPa) a na obr. 2b – výška 2m:

Obr. 1a Teplota vzduchu v 850hPa k 21.1.2020 7 SEČ – model GFS, zdroj: wetterzentrale.de

Obr. 1b Teplota vzduchu ve 2m k 21.1.2020 7 SEČ – model GFS, zdroj: wetterzentrale.de

Průběh teploty vzduchu přes den a v noci

Pokud proniká do vyšších vrstev atmosféry teplejší vzduch (teplota vzduchu v hladině 850hPa bude kladná, někdy i významně kladná), znamená to v zimě sestup studeného vzduchu do vrstev nižších. Teplota vzduchu ve 2 metrech nad povrchem bude tedy shodná nebo nižší. Při typických podzimních a zimních inverzích se teplota vzduchu v 850hPa pohybuje většinou od +2 do +5°C, někdy bývá i vyšší a to i kolem +10°C. Na horách v takových případech teplota dosahuje přes den i více než 10°C, ojediněle i 15°C. V nížinách máme teplotu jen slabě nad nulou nebo v případě silné inverze i celý den zápornou a vyskytne se tzv. ledový den. Zejména za výskytu trvalé mlhy jde často o ledový den a mlhy jsou pak mrznoucí. Pokud mají vytrvalý charakter výskytu, narůstá námraza do větších tlouštěk. Na horách panuje v tu dobu slunečno a takřka jaro.

V noci se ovšem situace obrací. Vlivem výskytu oblačnosti nebo mlhy není v nižších polohách mráz nijak významný. Teplota se od té denní téměř neliší. Pokud bude v nížině přes den teplota kolem -1°C, v noci to bude v minimech tak o 2-3 méně. Na horách, kde bylo kolem poledne nebo zpočátku odpoledne i 15°C, teplota klesá strmě dolů. Zde pokračuje jasná obloha bez mlhy a bezvětří. Během večera zde začíná již mrznout a během noci je zde mrazivěji než v nížině. Ranní minima se mohou blížit i shodným hodnotám jako přes den, ale se znaménkem mínus.

Rozdíly teploty nejen mezi horami a nížinami

Při inverzi ovšem dochází mnohdy k zásadním rozdílům v teplotě vzduchu během dne i noci nejen co se týče odlišných míst nadmořskou výškou. Tedy mezi horami a nížinami. Dochází k výskytu rozdílů i mezi místy v obdobné nadmořské výšce. V některých oblastech dojde k vyjasnění a uplatní se radiační ochlazování jako na horách (byť výsledná minima teploty jsou o mnoho vyšší než třeba v údolích). Jinde zůstává nízká oblačnost nebo mlha a situace je shodná jako je popsáno výše. To samé na horách, někde může být příliv teplého vzduchu intenzivní a pokračovat za silnějšího proudění i v noci.

V takovém případě se v oblasti tolik neochlazuje a dojde k výskytu teplotního kontrastu. Platí, že tato místa od sebe mohou být vzdálena jen opravdu málo. Platí to přes den i v noci. V jedné horské lokalitě panují dobré podmínky pro ochlazování a teplota tam může dosahovat -10°C, ve druhé bude zůstávat kolem +2°C. To samé třeba přes den, jedna nížinná lokalita bude mít při mrznoucí mlze -2°C a druhá s průnikem teplého vzduchu za jasné oblohy +10°C. Vzdálenost mezi lokalitami nemusí být větší než 5-10km. To odpovídá významné inverzi.

Letní teplotní inverze brání konvekci

V letním období se může v určité vrstvě troposféry vyskytnout také teplotní inverze. Situace, při níž teplota vzduchu s výškou v určité vrstvě místo poklesu stoupá, jedná se o zcela běžnou situaci. Jde o typickou zádržnou vrstvu konvekčním procesům v troposféře. V takových případech tedy nedochází k vývoji konvekční oblačnosti a vzniku bouřek. Proč tomu tak je? Pro konvekci jsou nutné vzestupné pohyby přehřátého vzduchu. Tento vzduch stoupá vzhůru a ochlazuje se, tím dochází při dostatečné vlhkosti od určité výšky ke kondenzaci a vzniku oblaku (kondenzační hladina). Pro další informace odkážeme ohledně konvekce zájemce na stránku Konvekce nebo článek Základy termické konvekce. Pokud se vyskytuje v určité výšce teplotní inverze a teplota vzduchu tam s výškou stoupá, brání tento fakt výskytu těchto konvekčních procesů.

Závěr: Teplotní inverze není jen mlha

Podnětem objasnění v tomto textu spočívá ve faktu chybného používání termínu “inverze”. Inverze je jednak příliš široký pojem, neboť inverze se v meteorologii nevyskytuje jen u jednoho prvku. Nejznámější je sice inverze teploty vzduchu, nazývána jednodušeji teplotní inverzí, ale inverze může nastat i u jiných prvků. A to na příklad u vlhkosti vzduchu či u srážek. Proto pokud hovoříme o nejčastěji zmiňovaném druhu inverze i běžně v předpovědi počasí, nutné použít výraz teplotní inverze. Druhým cílem článku máme objasnit, že inverze neznamená právě jen mlhu a nízkou oblačnost. Tato bývá za inverzi považována, ale jde jen o její projev.

Základním prvkem inverze teploty vzduchu je právě opačný chod teploty s rostoucí výškou (její růst). Nízká oblačnost je pouze projevem této inverze teploty a to pouze inverze přízemní v chladné části roku, která vzniká radiačním ochlazováním zemského povrchu. Jak bylo již řečeno inverze teploty vzduchu může existovat zcela běžně i bez výskytu nízké oblačnosti. Nízká oblačnost vzniklá radiačním ochlazováním bez inverze teploty ovšem nikoli. Obrázek 3 ukazuje rozpouštění ranní mlhy a odbourávání radiační inverze na počátku podzimu (konec září). To se odehrává většinou ještě relativně brzy, díky intenzivnějšímu slunečnímu svitu, který je schopen prochladlý vzduch po noci ještě prohřát a inverzi “odstranit”. Postupně pak také rozpustí vlhkost (viditelnou v podobě mlhy a nízké oblačnosti). Na snímku je vidět odpařování se vlhkosti z povrchu pole vlivem jeho prohřívání a mlha přetvořená na nízkou oblačnost Stratus na obloze, hlavně v pozadí..

Další informace – teplotní inverze

Cíl textu byl tedy věřme naplněn, další informace o problematice (základní) jsou k dispozici na stránce o teplotní inverzi. Dále též v článcích Vertikální profil teploty vzduchu v atmosféře a Teplota vzduchu a její zvláštní chod.

Reference

Česká meteorologická společnost [online]: Elektronický meteorologický slovník výkladový a terminologický (eMS) [cit 20.01.2020]. Dostupné z: http://slovnik.cmes.cz.