Teplotné inverzie – intro

Inverzia v meteorológii znamená opačný než obvyklý priebeh zmien meteorologických prvkov s výškou v danej vrstve atmosféry. Nás bude zaujímať praticky najvýznamnejšia inverzia teploty vzduchu (ďalej aj zjednodušene: inverzia), kedy v určitej vrstve atmosféry, tzv. inverznej vrstve, teplota s nadmorskou výškou stúpa. Podľa výšky inverznej vrstvy nad zemským povrchom rozlišujeme inverziu prízemnú (začína bezprostredne od zemského povrchu) a výškovú (jej dolná hranica leží v určitej výške nad zemským povrchom).

Pri nízkom príjme slnečného žiarenia sa zemský povrch (pevnina) vychladzuje a následný prílev teplejšieho vzduchu (u nás typicky z južných smerov) nad takto vychladený povrch často spôsobuje vznik a obnovovanie inverzií. Práve kvôli slabšiemu slnečnému žiareniu je inverzný ráz počasia najmarkantnejší najmä v najchladnejšej časti roka, kedy inverzie bežne pretrvávajú aj v denných hodinách. Inverzie sa môžu tvoriť aj v lete, svojim rozsahom a trvaním sa spájajú predovšetkým s chladným polrokom: s druhou polovicou jesene, hlavne so zimnými mesiacmi a ešte čiastočne aj so začiatkom jari.

Inverzie sa vytvárajú v prípadoch, keď sú vertikálne pohyby a premiešavanie vzduchu značne obmedzené. Aktívna vertikálna zložka prúdenia všeobecne vzniku inverznej situácie zabraňuje. Takéto prúdenie (vietor) má i rozrušujúci vplyv na už existujúcu inverziu, je však v tomto procese iba jedným z faktorov a takisto to neplatí vždy. Rozrušenie inverzie obvykle podporuje vietor, spojený s prechodom frontov a výmenou vzduchovej hmoty, v našich končinách ide typicky o západný-severozápadný vietor.

Pod hladinou inverzie

Pretože teplotné inverzie brzdia premiešavanie vzduchu, predovšetkým v zimnom období v dôsledku toho dochádza v nižších, obzvlášť v uzavretých polohách k vytváraniu hmiel a zvyšovaniu koncentrácie tuhých znečisťujúcich látok. V inverznej vrstve sa často vytvára typická vrstevnatá (nízka) oblačnosť. Pre lokality situované pod hladinou inverzie sú tieto procesy pochopiteľne "zabijakom" dohľadnosti.

Nad hladinou inverzie

Z nízkej oblačnosti a hmiel bežne vytŕčajú hory. Práve v týchto vyvýšených polohách nad hladinou inverzie sú veľmi príjemné poveternostné podmienky s teplejším, suchším a čistým vzduchom, ktorý dohľadnosti naopak náramne praje.

Čo a ako možno z polôh nad inverznou hladinou vidieť? Dá sa dohliadnuť vskutku ďaleko, avšak rozhodne nemusí byť pozorovateľné všetko. Aplikuje sa zásada, ktorú sme uviedli v minulej časti série o oblačnosti: trajektória vzájomného výhľadu nesmie pretínať žiadnu oblačnosť, čo v prípade inverzného počasia znamená nízku oblačnosť a hmly. Zaiste bude každému hneď jasné, že nepozorovateľné sú samozrejme objekty, ležiace pod nízkou oblačnosťou a v hmle.

Viacerí si však neuvedomujú, že aj vtedy ak sa pozorovacie miesto i pozorovaný objekt nachádzajú nad hladinou inverzie, ešte to automaticky neznamená, že tieto sú navzájom pozorovateľné. Je totiž potrebné myslieť na to, že Zem je zakrivená a čím väčšia vzdialenosť, tým sa jej zakrivenie prejavuje výraznejšie. Čo to v prípade existujúcej typickej inverznej situácie znamená? Najvhodnejšie bude pomôcť si na tomto mieste jednoduchou dvojobrázkovou ilustráciou.
[1.situácia] zachytáva vzájomný výhľad dvoch vrchov so znázornenou trajektóriou pohľadu s jasne vyjadreným zakrivením zemského povrchu /zovšeobecnené pre podmienky so štandardnou refrakciou, t.j. bez ohybu trajektórie pohľadu (svetelného lúča); sivá farba znázorňuje existujúci reliéf kladnej nadmorskej výšky/:

Náhodne vybraný výhľadový profil podľa HeyWhatsThat , upravené.

[2.] No a takto nejako schématicky vyzerá situácia z prvého obrázku v prípade, že nad celým územím sa vytvorila inverzia s príslušnou oblačnosťou (slabomodrá výplň), ktorej horná hranica leží v určitej rovnakej nadmorskej výške, pričom výhľadový bod i pozorovaný bod (objekt) sú nad touto úrovňou:

Náhodne vybraný výhľadový profil podľa HeyWhatsThat , upravené.

Situácie na ilustráciach sú idealizované, cieľom je však rámcovo poukázať na to, prečo môže mať inverzná oblačnosť zásadný vplyv na dohľadnosť aj vtedy, keď pozorujeme z polôh nad inverznou hladinou. Pri pohľadoch, najmä tých na väčšie vzdialenosti, môžu ich trajektórie v určitom úseku viesť len tesne nad existujúcim terénom s menšou nadmorskou výškou. Platí to i v prípade mnohých, vrátane absolútne najextrémnejších ďalekých výhľadov Slovenska, ktorých trajektória typicky vedie tesne ponad rozľahlé nížinné oblasti. Stačí teda inverzná oblačnosť len v týchto miestach, ktorá vzájomný výhľad hravo znemožní. S mimoriadne až rekordne ďalekými výhľadmi teda v prípade inverzných situácii počítať skôr (často vôbec) nemožno.

Základné zhrnutie typu inverzného pozorovania

V každom prípade rozhodujúce pri teplotných inverziach je všímať si geografickú polohu a výšku inverznej hranice s indukovanou oblačnosťou. Úlohu v tomto ohľade môže zohrávať aj vek inverzie, staré inverzie sa môžu/zvyknú správať inak ako novovytvorené. Vo všeobecnosti môžeme tvrdiť, že väčšia šanca na úspešné pozorovanie počas inverzií je pri výhľadoch z viac vyvýšených miest (čiže lokalít s väčšou nadmorskou výškou) na viac vyvýšené miesta.

Nepríjemným problémom pre lovcov výhľadov však je, že pri inverzných situáciach je predpovedanie počasia pre dané miesto/územie mimoriadne náročné. Je totiž prakticky nemožné spoľahlivo určiť, kde presne sa inverzná oblačnosť vytvorí a kde nie, či a kde sa rozplynie a kde nie, v akej výške bude ležať horná hranica oblačnosti, atď.

Inverzie a optické javy v atmosfére s predĺžením dohľadnosti

Typicky práve zvrátené teplotné pomery počas inverzií majú v konečnom dôsledku špecifický vplyv na šírenie elektromagnetických vĺn, teda aj svetelných lúčov. V skutočnosti trajektória svetla (teda výhľadu) nie je priama, tak ako to zachytáva vyššie prezentovaný obrázok pri situácii [2.], ale lúče sú pri inverziach ohnuté a vypuklé smerom nahor. Takáto silná nadštandardná refrakcia spôsobuje tzv. zdvihnutie obzoru, kedy je možné uvidieť objekty, ktoré sú za štandardných podmienok nepozorovateľné, pretože sú skryté za obzorom (často sa v literatúre hovorí jednoducho o viditeľnosti za obzor/horizont). V situáciách keď je prítomná inverzná vrstva býva vychýlenie (ohnutie) svetelného lúča veľmi výrazné a môže dôjsť až k vzniku viacerých obrazov pozorovaného objektu, tzv. zrkadleniu (viď napr. na tomto zábere ). V špecifických prípadoch môže dokonca dôjsť až ku komplexnému zrkadleniu, čiže fatamorgáne, so zjavnou plošnou vertikalizáciou zrkadleného objektu, vytvárajúcou dojem budov, steny, útesu, apod.

--------------------------------------------------------------------

Literatúra:

FAŠKO P., TURŇA M., JÁN L., BALANGOVÁ A. (2015): Teplotná inverzia. Slovenský hydrometeorologický ústav. Dostupné online: http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=668  {cit. 26.03.2018}.

JURDÍK M. (2013): Ďaleké výhľady a možnosti ich pozorovaní. Portál HIKING.SK. Dostupné online: https://hiking.sk/hk/ar/2490/daleke_vyhlady_a_moznosti_ich_pozorovani.html  {cit. 26.03.2018}.

SOBÍŠEK B. (ed) (1993): Meteorologický slovník výkladový terminologický. Praha: Academia, 594 s.

VÝBERČI D. (2017): Meteorologické aspekty ďalekých výhľadov. Portál HIKING.SK. Dostupné online: https://hiking.sk/hk/ar/4635/meteorologicke_aspekty_dalekych_vyhladov.html  {cit. 26.03.2018}.

Článok je jedným zo dlhodobej série materiálov o meteorológii ďalekých výhľadov. V cykle postupne čo najvýstižnejšie a zároveň laicky podľa možnosti čo najtriviálnejšie približujeme úlohu a vplyv jednotlivých meteorologických prvkov či javov pri diaľkovom pozorovaní. Poznatky o výlučnom vplyve meteorologického faktora (iba jedného) bližšie rozoberaného v tomto článku samozrejme v praxi pri diaľkovom pozorovaní na úspech nestačia. Na úplný záver série preto zaradíme do cyklu ešte aj príslušný sumarizujúci článok. 
Pripomíname, že článok je všeobecne štylizovaný na klimatické podmienky Slovenska. 
V prípade potrebných či vhodných spresnení, alebo doplnení budeme článok priebežne ďalej aktualizovať.

V budúcom pokračovaní sa vo vzťahu k dohľadnosti pozrieme na niektoré ďalšie aspekty čistoty vzduchu.

Spracoval: dv