Θερμοκρασιακή αναστροφή: Γιατί οι ρύποι μένουν πάνω από την πόλη;

Σε μια χειμωνιάτικη ημέρα χωρίς πολύ αέρα, η θερμοκρασιακή αναστροφή μπορεί να βοηθήσει τους ρύπους να συγκεντρωθούν κοντά στην επιφάνεια. Δεν δημιουργεί η ίδια τη ρύπανση: περιορίζει την κατακόρυφη ανάμειξη του αέρα, δυσκολεύοντας τη διάχυση των εκπομπών προς τα πάνω.

Όταν οι εκπομπές συνεχίζονται και ο άνεμος είναι ασθενής, οι συγκεντρώσεις μπορούν να αυξηθούν. Η εικόνα ενός «καπακιού» βοηθά να καταλάβουμε τον μηχανισμό, αρκεί να θυμόμαστε ότι ο αέρας δεν σφραγίζεται.

Τι είναι η θερμοκρασιακή αναστροφή;

Συνήθως, όσο ανεβαίνουμε στην τροπόσφαιρα, η θερμοκρασία του αέρα μειώνεται. Στην αναστροφή συμβαίνει το αντίθετο, αλλά όχι σε ολόκληρη την ατμόσφαιρα: μέσα σε ένα συγκεκριμένο στρώμα η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος.

Σε μια επιφανειακή αναστροφή, ο αέρας κοντά στο έδαφος είναι ψυχρότερος από τον αέρα πάνω του. Η διάταξη αυτή σταθεροποιεί την ατμόσφαιρα και δυσκολεύει την ανοδική κίνηση και την κατακόρυφη ανάμειξη.

Η διαφορά φαίνεται απλά, αν συγκρίνουμε τις δύο καταστάσεις:

                         ↑ ύψος
ΣΥΝΗΘΙΣΜΕΝΗ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ      ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗ
ψηλά: ψυχρότερος αέρας    ψηλά: θερμότερος αέρας
θερμοκρασία ↓ με το ύψος  ─── θερμότερο στρώμα ───
                          περιορισμένη ανάμειξη
χαμηλά: θερμότερος αέρας  χαμηλά: ψυχρός αέρας και ρύποι
έδαφος                    έδαφος

Το διάγραμμα δείχνει την τάση της θερμοκρασίας, όχι ένα στερεό φράγμα. Οι ρύποι εξακολουθούν να μετακινούνται, όμως η ανοδική τους διάχυση περιορίζεται.

Πώς σχηματίζεται μια τέτοια «οροφή»;

Ένας συνηθισμένος μηχανισμός αρχίζει τη νύχτα. Το έδαφος χάνει θερμότητα και ψύχει τον αέρα που βρίσκεται κοντά του, ενώ ψηλότερα ο αέρας παραμένει θερμότερος.

Ο καθαρός ουρανός ευνοεί τη νυχτερινή ψύξη. Αν ταυτόχρονα ο άνεμος είναι ασθενής, η ανάμειξη περιορίζεται και η αναστροφή μπορεί να σχηματιστεί ή να διατηρηθεί. Η απουσία ηλιακής ακτινοβολίας βοηθά επίσης στη διατήρησή της.

Αναστροφές μπορούν να δημιουργηθούν και με άλλον τρόπο: σε συνθήκες υψηλής πίεσης, αέρας που κατέρχεται από ψηλότερα θερμαίνεται και σχηματίζει θερμότερο στρώμα πάνω από τον ψυχρό αέρα κοντά στην επιφάνεια.

Το φαινόμενο είναι συχνότερο τον χειμώνα, χωρίς να είναι αποκλειστικά χειμερινό. Μπορεί να εμφανιστεί οποιαδήποτε εποχή.

Γιατί οι ρύποι συσσωρεύονται χαμηλά;

Τα καυσαέρια της κυκλοφορίας και άλλες εκπομπές συνεχίζουν να προστίθενται στον αέρα. Όταν όμως η αναστροφή περιορίζει την ανοδική ανάμειξη και επικρατεί ασθενής άνεμος, οι ρύποι διαχέονται δυσκολότερα και μπορούν να συγκεντρωθούν κοντά στο έδαφος.

Η αναστροφή είναι επομένως μέρος της εξήγησης, όχι η πηγή των εκπομπών. Χωρίς να γνωρίζουμε τις πηγές και τις καιρικές συνθήκες, δεν μπορούμε να υπολογίσουμε πόση ρύπανση θα συγκεντρωθεί σε μια περιοχή.

Ούτε η «παγίδευση» είναι απόλυτη. Η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου, το ύψος της πηγής και η γεωγραφία επηρεάζουν τη διασπορά. Ρόλο παίζουν επίσης οι χημικές μετατροπές και η απόθεση των ρύπων.

Σε κοιλάδες και λεκανοπέδια η τοπογραφία έχει ιδιαίτερη σημασία: μπορεί να συγκρατεί ψυχρό αέρα κοντά στο έδαφος και να επηρεάζει τον σχηματισμό και τη διάρκεια της αναστροφής.

Τι έδειξε ένα επεισόδιο στον Βόλο;

Ένα χαρακτηριστικό ελληνικό παράδειγμα καταγράφηκε στον Βόλο στις 26 Δεκεμβρίου 2020. Το meteo.gr συνέδεσε το επεισόδιο ρύπανσης με αναστροφή κοντά στο έδαφος και απουσία συνοπτικού ανέμου, μαζί με τις υπάρχουσες πηγές ρύπων και την τοπογραφία.

Η αναστροφή διατηρήθηκε όλη την ημέρα. Η υψηλή συννεφιά δεν επέτρεψε αρκετή θέρμανση του εδάφους ώστε να εξασθενήσει.

Σε άλλες συνθήκες, η ηλιακή θέρμανση μπορεί να διαλύσει μια αναστροφή. Η διάρκειά της δεν είναι σταθερή: μπορεί να είναι από μερικές ώρες έως και ημέρες.

Ο ισχυρότερος άνεμος μπορεί να αραιώσει τους ρύπους ή να τους μεταφέρει σε ευρύτερη περιοχή. Η βροχή μπορεί επίσης να απομακρύνει ορισμένους ρύπους από τον αέρα, ανάλογα με τον ρύπο και τις συνθήκες.

Πώς ξέρουμε τι συμβαίνει στην περιοχή μας;

Η πρόβλεψη ή η παρουσία αναστροφής δεν αρκεί για να γνωρίζουμε πόσο ρυπασμένος είναι ο αέρας σε μια συγκεκριμένη ώρα. Για αυτό χρειάζονται μετρήσεις.

Το Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας διαθέτει δεδομένα ατμοσφαιρικής ρύπανσης ανά περιφέρεια. Κοιτάζοντας τις τιμές, έχει σημασία να προσέχουμε σε ποιον σταθμό και σε ποια ώρα αναφέρονται.

Στο δίκτυο καταγράφονται, μεταξύ άλλων, τα αιωρούμενα σωματίδια ΑΣ10 και ΑΣ2,5, τα οξείδια του αζώτου και το όζον. Οι αναλυτές μετρούν συνεχώς και υπολογίζουν μέσες ωριαίες τιμές.

Οι αριθμοί αυτοί δείχνουν τη ρύπανση που καταγράφει ο σταθμός, όχι την ένταση της αναστροφής. Είναι σημαντικό να ξεχωρίζουμε τις συνθήκες που δυσκολεύουν τη διάχυση από τους ρύπους που μετρούν οι σταθμοί.