Влияние явления температурной инверсии
на повышение концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенного пункта.

Одним из факторов, приводящих к ухудшению экологического состояния нижнего слоя атмосферы, являются температурные инверсии — обратное распределение температуры воздуха в атмосфере, когда вместо убывания с высотой имеет место повышение температуры. Инверсия «прижимает» вредные примеси к земле, не давая им рассеяться. По данным ученых, количество инверсий в крупных городах увеличивается год от года, что обусловлено, в том числе, изменением климата на планете.

Атмосферу принято рассматривать как многослойное образование, и особое место в ней занимает пограничный слой атмосферы (ПСА). Строение ПСА определяется взаимодействием подстилающей поверхности и свободной атмосферы. В результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере появляется большое количество загрязняющих веществ, наиболее значительные изменения качества атмосферного воздуха наблюдаются в городах. Резкое возрастание концентраций загрязняющих веществ происходит в период возникновения неблагоприятных метеорологических условий, способствующих накоплению промышленных и автомобильных выбросов в нижних слоях атмосферы. К таким неблагоприятным условиям и относится инверсия, представляющая собой задерживающий слой теплого воздуха, который препятствует рассеиванию примесей по вертикали. В приземном слое инверсии приводят к обострению неблагоприятной экологической ситуации территории, над которой она располагается. Характеристики инверсий используют как основной предиктор в прогнозе неблагоприятных условий для рассеивания вредных веществ, а также для расчёта потенциала загрязнения.

Инверсия в метеорологии означает аномальный характер изменения какого-либо параметра в атмосфере с увеличением высоты. Наиболее часто это относится к температурной инверсии, то есть к увеличению температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения.

Различают два типа инверсии:

• приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии — десятки метров)

• инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров)

Инверсия температуры препятствует вертикальным перемещениям воздуха и способствует образованию дымки, тумана, смога, облаков. Инверсия сильно зависит от местных особенностей рельефа. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20 °C и более.

Для образования приземных инверсий особенно благоприятны ясные ночи со слабым ветром. Такие условия погоды характерны для антициклонов и могут привести к сильным ночным заморозкам. Явление заморозков, как правило, связано с образованием приземной инверсии. С приземными инверсиями связаны также так называемые поземные инверсии.

Уменьшение температуры с высотой принято считать нормальным для тропосферы, а ее увеличение – отклонением от нормального состояния. Температурные инверсии влияют на развитие разнообразных атмосферных процессов, в частности препятствуют развитию восходящих воздушных потоков (инверсионным слоям свойственна наиболее стойкая стратификация). Инверсия характеризуется высотой нижней границы инверсионного слоя, его толщиной и так называемой глубиной инверсии, то есть разницей температур на верхней и нижней границах слоя.

Влияние инверсий на загрязнение воздуха сложно оценить однозначно. С одной стороны, при стойкой стратификации в нижних слоях воздуха будут накапливаться примеси вредных веществ, которые поступают от низких холодных источников. В то же самое время, стойкость может стать преградой для проникновения в нижние слои примесей, которые поступают в атмосферу от высоких промышленных источников выбросов. При нестойкой стратификации может наблюдаться противоположный процесс: рассеивание примесей от низких источников и поступление в нижние слои воздуха загрязняющих веществ от высоких источников.

Исследования ученых показывают, что при наличии приземных и приподнятых инверсий загрязнение воздуха в приземном слое атмосферы увеличивается в 1,5-2 раза, в случае приподнятой инверсии оно увеличивается со снижением высоты нижней границы инверсии. Высота нижней границы приподнятых инверсий влияет на накопление в атмосферном воздухе загрязнителей от высоких источников. В случае расположения приподнятой инверсии над источниками выбросов (особенно высокими) происходит увеличение максимальной приземной концентрации на 50-75 %, иногда – более чем на 100 %.

В пределах воздушного пространства Приднестровья, состав загрязнителей атмосферного воздуха в зависимости от происхождения распределяется в городах следующим образом: около 80 % - выбросы от автомобильного транспорта (низкие источники), 20% - выбросы от промышленных предприятий (преимущественно высокие источники). Таким образом, в период активизации явления температурной инверсии возможно предположить, что параметры загрязнения атмосферного воздуха населенного пункта по основным показателям, фиксируемые пунктами наблюдений за загрязнением окружающей среды (ПНЗ), могут быть значительно превышены.