Усиление солнечного прогрева поверхности приводит к увеличению толщины прогреваемого слоя. Увеличение температуры из-за прогрева приводит к подъему нижней границы слоя инверсии. Из-за своеобразной формы на графике это часто называют курок температуры (trigger temperature), образно говоря, нажав на который, природа выпускает термические потоки.
Как мы видим на графике (рис. 174) приземная инверсия постепенно "размывается" теплым воздухом. Позже, к вечеру этот процесс идет в обратном направлении. Очень сильная инверсия, бывающая после ясных холодных ночей приводит к затягиванию времени на прорыв слоя инверсии и обещает хорошую термичность до позднего вечера. В таких условиях земля прогревается быстро, потому что тепловая энергия как бы попадает в ловушку в нижнем слое воздуха. Это может проявиться в том, что вдруг возникает термичность, хотя до этого момента ничего не было. В приложении 5 мы увидим, как определять время выравнивания градиента, разрушения слоя инверсии у земли.
Некоторые выводы:
Термическая активность
Безоблачные ночи приводят к толстому, стабильному слою инверсии у земли, что задерживает термическую активность на следующий день.
Ясный день обещает хороший прогрев и термическую активность.
Важным фактором, определяющим время появления термических потоков, является разность температур внизу и вверху приземного инверсионного слоя
ГРАДИЕНТ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВЫСОТЕ
Слой инверсии может встречаться не только у земли, но и на высоте. Опускающийся воздух в барических системах высокого давления обычно создает инверсию на высоте около 2000 м, как показано на рисунке 176. Часто различные слои воздуха опускаются по разному. Этот процесс приводит к образованию двух и более слоев инверсии. К образованию дополнительной инверсии может привести также вторжение теплого воздуха сверху.
Рис. 176. Слой инверсии на высоте
Многослойная инверсия оказывает сильное влияние на термические процессы. На рисунке 177 показан типичный градиент температуры в термичный день. Как только термичность пробивает приземный слой инверсии, она быстро увеличивает свою максимальную высоту до достижения слоя меньшей нестабильности. Затем увеличение высоты потока замедляется и достигает потолка в слое инверсии. Отметим, что если термик проходит слой инверсии, то он часто продолжает подъем.
Рис. 177. Слои инверсии
Большинство термиков прекращают свое существование в инверсионном слое. Как результат пыль, дым и другие включения задерживаются на его границе, и часто можно наблюдать на горизонте серую линию, над которой воздух кажется кристально голубым. Наличие над этой линией серого купола указывает на наличие очень сильного потока, который пробил инверсионный слой. Определение местоположения инверсионного слоя помогает узнать, когда ожидается замедление потока и возможен ли подъем выше.
В следующей главе мы поговорим о термиках, проникающих сквозь инверсию. Сейчас хотелось бы отметить, что в день с сильной термичностью, тепловые процессы могут разрушать слой инверсии.
Слой инверсии может быть непостоянным над территориями с мощной термической активностью, такими, как горные цепи и в то же время быть устойчивым над близлежащими районами. Рисунок 178 иллюстрирует как бы перемещение инверсии с воздухом, где абсолютная высота над вершинами больше, чем над остальной территорией и разрыв в слое инверсии при сильном прогреве.
Рис. 178. Подъем и разрыв слоя инверсии над возвышенностью
ИЗМЕНЕНИЕ ТЕРМИЧНОСТИ И ГРАДИЕНТА ТЕМПЕРАТУРЫ
Мощность термических потоков в данный день зависит от солнечного прогрева и влажности, но основным показателем является градиент температуры, который учитывает все эти факторы и указывает на возможность парящих условий. Градиент температуры в нижних слоях воздуха имеет тенденцию приближаться к сухоаддиабатическому градиенту (САГ) — приблизительно 1 °C на 100 м.
Смысл этого в том, что термики распространяют тепло вверху и внизу и несут воздух к своей температуре в каждом уровне. Конечно, градиент может несколько отличаться от теоретического. Давайте посмотрим, что произойдет с термиками в этом случае.