熱反転

微気候とスモッグへの影響

オーストラリアのシドニーに霞がかかった。

ジョン・プライク/ゲッティイメージズ

温度反転層は、熱反転または単に反転層とも呼ばれ、高度の上昇に伴う気温の通常の低下が逆転し、地上の空気がその下の空気よりも暖かい領域です。反転層は、地面の近くから数千フィートまでのどこでも発生する可能性があります。 雰囲気 .

反転層は気象学にとって重要です。なぜなら、反転を経験している地域の空気を安定させる大気の流れを遮断するからです。これにより、さまざまなタイプの気象パターンが発生する可能性があります。

しかし、さらに重要なことは、汚染が深刻な地域では、汚染物質が循環するのではなく地面に閉じ込められるため、反転が存在すると、空気が不健康になり、スモッグが増加する傾向があります。

原因

通常、気温は、大気圏に 1,000 フィート上昇するごとに 3.5°F (1 キロメートルごとに約 6.4°C) の割合で低下します。この正常な周期が存在するとき、それは不安定な気団と見なされ、常に暖かい領域と冷たい領域の間を空気が流れます。空気は汚染物質の周りに混ざり、拡散することができます。

反転エピソードの間、気温は高度の上昇とともに上昇します。次に、暖かい反転層がキャップとして機能し、大気の混合を停止します。これが反転層が安定気団と呼ばれる理由です。

気温の逆転は、地域の他の気象条件の結果です。それらは、暖かくて密度の低い気団が密で冷たい気団の上を移動するときに最も頻繁に発生します。

これは、たとえば、晴れた夜に地面近くの空気が急速に熱を失ったときに発生する可能性があります。地面は急速に冷却され、その上の空気は日中地面が保持していた熱を保持します。

冷たい水の湧昇が地表気温を低下させ、冷たい気団が暖かい気団の下にとどまる可能性があるため、一部の沿岸地域でも気温の逆転が発生します。

地形も気温の逆転を引き起こす役割を果たします。これは、冷たい空気が山頂から谷に流れ込むことがあるからです。次に、この冷たい空気が谷から上昇する暖かい空気の下に押し込まれ、反転が生じます。

さらに、地表レベルの雪は冷たく、その白い色は入ってくるほとんどすべての熱を反射するため、かなりの積雪のある地域でも逆転が形成される可能性があります。

結果

気温の逆転がもたらす最も重大な結果のいくつかは、極端な気象条件を引き起こすことがあります。その一例が凍雨です。

この現象は、寒冷地では、雪が温暖逆転層を移動する際に溶けるため、気温逆転とともに発生します。その後、降水は降り続け、地面近くの冷たい空気の層を通過します。

この最終的な冷気塊を通過するとき、それは「過冷却」になります (固体になることなく氷点下まで冷却されます)。過冷却された水滴は、車や木などの物体に着地すると氷になり、結果は次のようになります。 凍てつく雨 または氷の嵐。

集中 雷雨 また、竜巻も反転に関連付けられています。これは、反転が領域の通常の対流パターンをブロックした後に放出される強力なエネルギーのためです。

スモッグ

凍えるような雨、雷雨、竜巻は重要な気象現象ですが、反転層によって影響を受ける最も重要なものの 1 つはスモッグです。これは、世界の大都市の多くを覆う茶色がかった灰色のもやであり、ほこり、自動車の排気ガス、工業生産の結果です。

スモッグは反転層の影響を受けます。これは、暖かい気団が領域上を移動すると、本質的にキャップされるためです。これは、より暖かい空気層が都市の上にあり、より冷たくて密度の高い空気の通常の混合を妨げているために発生します。

代わりに、空気は静止し、時間の経過とともに、混合の欠如により、汚染物質が反転の下に閉じ込められ、大量のスモッグが発生します.

長期間にわたる深刻な逆転現象の間、スモッグが大都市圏全体を覆い、住民に呼吸器系の問題を引き起こす可能性があります。

1952 年 12 月、そのような反転がロンドンで発生しました。 12 月の寒さのため、ロンドン市民はより多くの石炭を燃やし始め、都市の大気汚染が増加しました。反転が都市に存在していたため、これらの汚染物質が閉じ込められ、ロンドンの大気汚染が増加しました。その結果は、 1952年の大スモッグ それは何千人もの死を引き起こしたと非難されました。

ロンドンと同様に、メキシコシティも反転層の存在によって悪化したスモッグの問題を経験しています。この都市は空気の質が悪いことで有名ですが、温暖な亜熱帯高圧システムが都市の上を移動し、メキシコ渓谷に空気が閉じ込められると、これらの状態は悪化します。

これらの圧力システムが谷の空気を閉じ込めると、汚染物質も閉じ込められ、激しいスモッグが発生します。 2000 年以来、メキシコ政府は、都市の大気中に放出されるオゾンと粒子状物質を削減することを目的とした計画を策定してきました。

ロンドンの大スモッグとメキシコの同様の問題は、逆転層の存在によって影響を受けるスモッグの極端な例です。ただし、これは世界中の問題であり、ロサンゼルス、ムンバイ、サンティアゴ、テヘランなどの都市では、反転層が発生すると激しいスモッグが頻繁に発生します。

このため、これらの都市やその他の都市の多くは、大気汚染の削減に取り組んでいます。これらの変化を最大限に活用し、温度反転が存在する場合にスモッグを減らすには、まずこの現象のすべての側面を理解することが重要です。これは、地理学の重要なサブフィールドである気象学の研究の重要な要素になります。