Temperaturinversion, auch thermische Inversion genannt, eine Umkehrung des normalen Temperaturverhaltens in der Troposphäre (dem Bereich der Atmosphäre, der der Erdoberfläche am nächsten liegt), in dem eine Schicht kühler Luft an der Oberfläche von einer Schicht wärmerer Luft überlagert wird. (Unter normalen Bedingungen nimmt die Lufttemperatur normalerweise mit der Höhe ab.)
Inversionen spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung von Wolkenformen, Niederschlag und Sichtbarkeit. Eine Inversion wirkt als Kappe für die Aufwärtsbewegung von Luft aus den darunter liegenden Schichten. Infolgedessen ist die Konvektion, die durch Erhitzen von Luft von unten erzeugt wird, auf Werte unterhalb der Inversion beschränkt. Die Diffusion von Staub, Rauch und anderen Luftschadstoffen ist ebenfalls begrenzt. In Regionen, in denen eine ausgeprägte Inversion auf niedrigem Niveau vorliegt, können konvektive Wolken nicht hoch genug wachsen, um Schauer zu erzeugen, und gleichzeitig kann die Sichtbarkeit unter der Inversion selbst ohne Wolken durch Ansammlung von Staub und stark eingeschränkt sein Rauchpartikel. Da Luft in der Nähe der Basis einer Inversion tendenziell kühl ist, ist dort häufig Nebel vorhanden.
Inversionen wirken sich auch auf tägliche Schwankungen der Lufttemperatur aus. Die hauptsächliche Erwärmung der Luft während des Tages wird durch den Kontakt mit einer Landoberfläche erzeugt, die durch die Sonnenstrahlung erwärmt wurde. Wärme vom Boden wird durch Wärmeleitung und Konvektion an die Luft übertragen. Da eine Inversion normalerweise das obere Niveau steuert, zu dem die Wärme durch Konvektion transportiert wird, wird nur eine flache Luftschicht erwärmt, wenn die Inversion niedrig und groß ist und der Temperaturanstieg groß ist.
Es gibt vier Arten von Inversionen: Boden, Turbulenzen, Senkung und Frontal.
Eine Bodeninversion entsteht, wenn Luft durch Kontakt mit einer kälteren Oberfläche gekühlt wird, bis sie kühler als die darüber liegende Atmosphäre wird. Dies tritt am häufigsten in klaren Nächten auf, wenn sich der Boden durch Strahlung schnell abkühlt. Wenn die Temperatur der Oberflächenluft unter ihren Taupunkt fällt, kann Nebel entstehen. Die Topographie beeinflusst die Größe der Bodeninversionen stark. Wenn das Land rollt oder hügelig ist, neigt die auf den höheren Landoberflächen gebildete kalte Luft dazu, in die Mulden abzulassen, was zu einer größeren und dickeren Inversion über niedrigem Boden und wenig oder gar keiner über höheren Höhen führt.
Eine Turbulenzinversion entsteht häufig, wenn ruhende Luft über turbulenter Luft liegt. Innerhalb der turbulenten Schicht führt vertikales Mischen Wärme nach unten und kühlt den oberen Teil der Schicht. Die ungemischte Luft oben wird nicht gekühlt und ist schließlich wärmer als die Luft unten; es existiert dann eine Inversion.
Eine Senkungsinversion entsteht, wenn eine weit verbreitete Luftschicht abfällt. Die Schicht wird durch den resultierenden Anstieg des atmosphärischen Drucks komprimiert und erwärmt, und infolgedessen wird die Temperaturabfallrate verringert. Wenn die Luftmasse tief genug sinkt, wird die Luft in höheren Lagen wärmer als in niedrigeren Lagen, was zu einer Temperaturinversion führt. Senkungsinversionen sind im Winter auf den nördlichen Kontinenten und in den subtropischen Ozeanen üblich. Diese Regionen haben im Allgemeinen eine nachlassende Luft, da sie sich unter großen Hochdruckzentren befinden.
Eine frontale Inversion tritt auf, wenn eine kalte Luftmasse eine warme Luftmasse unterbietet und sie in die Höhe hebt; Die Vorderseite zwischen den beiden Luftmassen hat dann oben warme Luft und unten kalte Luft. Diese Art der Inversion weist eine beträchtliche Steigung auf, während andere Inversionen nahezu horizontal sind. Außerdem kann die Luftfeuchtigkeit hoch sein und unmittelbar darüber können Wolken vorhanden sein.
