Formation de l'inversion des températures causée par le relief

Pendant le développement d'une inversion de température,  la couche d'air tout proche du sol (au-dessous de  2 m de hauteur) se refroidit plus considérablement dans des situations topographiques plus élevées (ici : le haut plateau de Nikolausberg) parce que la couche de vapeur atmosphérique est ici plus mince que dans la vallée  (dans notre exemple à peu près 200 m ). La couche d'isolation thermique est ainsi  verticalement plus petite et donc la diffusion thermique est plus forte que dans la vallée.
Par conséquent, le volume d'air se diminue à cause des températures  plus basses tandis que la masse d'air ne change pas. C'est ainsi que la densité d'air froid s'agrandit et que celui-ci, grâce à son plus grand poid spécifique, commence à couler suivant la pente du relief (De l'air froid commence à couler à partir d'une inclinaison de 1° à 2°.) de façon visqueuse et / ou inexorable. En même temps, l'air plus chaud est supplanté de plus en plus de la vallée.
La condition pour une telle inversion thermique est un paysage avec des vallées entaillées dans de hauts plateaux. De plus, il faut faire clair et bien entendu,  c'est sans vent pour que les couches d'air ne puissent pas se mélanger. 

L'air froid remplit ainsi toute la vallée et l'air plus chaud reste par-dessus. L'inversion est assez stable et elle a une couche frontière d'air thermique (et acoustique) qui empêche entièrement l'échange d'air. Cela veut dire que, surtout en hiver, il y a assez souvent de la pollution atmosphérique dans un tel lac d'air froid et p.ex. le bruit de la circulation s'y entend de loin.

                                           

1. refroidissement de la couche proche du sol sur le haut plateau et les pentes élevées

2. descente de l'air froid (flèches bleues)

3. refoulement de l'air chaud

4. ascension de l'air chaud (flèche rouge) 

5. couche frontière de l'inversion (ligne bleue-rouge)

Cela signifie pour Göttingen et Nikolausberg que l'air froid s'accumule dans la vallée de la Leine  -donc aussi au centre-ville de Göttingen- tandis que la température est plus haute sur le haut plateau de Nikolausberg que dans la vallée. La diminution normale de température ne commence qu' au-dessus de la couche frontière d'inversion.

Rendre visible l’invisible!

On ne peut pas seulement découvrir des inversions thermiques par des nappes de brouillard ou bien, des bancs de brume. Même quand le point de rosée (température actuelle à partir de celle-ci il y a de la condensation) n’est pas encore atteint, il est bien possible qu’on puisse constater au moins indirectement l’inversion thermique.

Un beau matin vers 08:00 h du printemps 2001, un spectacle impressionant s’est offert au photographe au moment où il a découvert (au sud de Göttingen sur la B27 près de Reinshof) en direction nord-ouest l’émission de la cheminée de l’usine de Novopan (production de panneaux de particules). Entièrement en accalmie, de la fumée en forme d’un champignon s’était formé au-dessus de la cheminée parce que la température de l’émission qui s’était mêlée tout de suite avec l’air de l’environnement très froid ne suffisait pas à enfoncer à travers l’inversion thermique (en manque de thermique, voir la photo de droite). Elle ne parvenait qu’à “bosseler en haut” l’inversion thermique.

 Pilz
                                              photo prise par Dr. Juraschek                                                 pour agrandir cliquez sur la photo
Reinshof
photo prise par Dr. Juraschek
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Un peu plus tard, les vents descendants des collines se sont renforcés du plateau de Dransfeld. (Amplification des vents descendants des collines causée par le froid d’évaporation au lever du soleil). Enfin, ils ont atteint la fumée d’en bas et l’ont étendue sur la ville de Göttingen (voir les photos de gauche).

A l’aide de cet exemple, on peut bien deviner l’importance des émissions de l’industrie locale pour la mauvaise qualité de l’air dans des régions montagneuses ayant souvent des inversions thermiques. Pourtant, il ne faut pas oublier –dans ce contexte- l’important rôle des chauffages (surtout à base de l’énergie fossile) pendant les saisons froides.   
Quand il y a une telle inversion thermique, il est absolument possible de voir exactement dans l’obscurité et au dessus de la nappe thermique la silhouette du lac d’air froid parce que les aerosols et le condensé au-dessous de la couche isothermique réfractent la lumière émise par la ville. La photo de droite a été prise à Nikolausberg. La lumière plutôt orange-rouge représente l’éclairage du centre commercial s’appelant “Kaufpark”. kleinleuchtendeWolke
photo prise par E.Langkeit
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 de  Felix Auspurg et Bruno Lüth (10mn)  en mai 2006

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