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Una inversión de temperatura se produce cuando la temperatura del aire aumenta con la altitud, en vez de disminuir.  Esto quiere decir que una capa superior tiene el aire más caliente que su capa inmediatamente inferior. La consecuencia es que esa capa cálida actúa como una tapadera, ya que frena los ascensos verticales de aire. Este efecto actúa en contra de la dispersión de contaminantes, ya que impide que éstos alcancen capas altas. Hasta que se produzca la destrucción de la inversión de temperatura,  los contaminantes se acumulan en la capa de mezcla, lo que fácilmente puede provocar sucesos de contaminación del aire. Las inversiones de temperatura se destruyen cuando las masas de aire inferiores se calientan lo suficiente para empujar y superar a la capa cálida.

Un lugar común para la formación de inversiones de temperatura son los valles. Como ya hemos comentado,  la inversión de temperatura produce un “efecto tapadera” que impide los movimientos ascendentes de aire (el aire de la capa más baja está más frío y es más denso que el de la capa superior, por lo que no puede ascender), lo que provoca la acumulación y concentración de los contaminantes en las capas bajas. Las inversiones de temperatura en los valles están asociadas a las brisas de valle y montaña y se suelen producir por las noches, cuando el aire frío de las laderas de las montañas, que se enfrían más rápidamente que los valles, desciende hacia el fondo de los valles.