Inversión térmica ¿Qué es y cómo se produce? Tipos.

En meteorología estamos acostumbrados a pensar que cuanto más subimos en la atmósfera, más frío hace. Y, en general, es verdad: en la troposfera la temperatura suele descender unos 6–7 ºC por cada kilómetro de altura. Pero a veces la atmósfera se “pone del revés” y ocurre justo lo contrario: el aire más frío queda atrapado cerca del suelo, mientras que el aire por encima es más templado. A este fenómeno lo llamamos inversión térmica, y tiene mucho que decir en nuestras noches de heladas, en las nieblas de los grandes valles ibéricos… y también en los episodios de contaminación en grandes ciudades. A través del siguiente artículo trataremos de explicar qué es la inversión térmica, cómo se produce y los tipos que podemos encontrar.

¿QUÉ ES LA INVERSIÓN TÉRMICA?

En condiciones normales, si hiciésemos un corte vertical de la atmósfera, veríamos que la temperatura disminuye con la altura: es lo que llamamos perfil térmico normal o gradiente térmico negativo. Sin embargo, durante una inversión térmica, ese perfil se invierte: la temperatura aumenta con la altura dentro de una determinada capa de la atmósfera. Dicho de otra forma, tenemos aire más frío y denso abajo, y aire más cálido y ligero encima, lo que denominamos la «capa de inversión«. Por encima de esta capa la temperatura vuelve a descender de nuevo con la altitud. Este tipo de inversión térmica, se denomina inversión térmica por subsidencia.

Esta configuración genera una atmósfera muy estable. El aire frío de las capas bajas pesa más y tiende a quedarse estancado, mientras que el aire que intenta ascender se encuentra con una especie de “techo cálido” que frena la convección (ascenso de aire desde el suelo a capas más altas). Esa falta de mezcla vertical es la clave para entender muchos de los efectos asociados a la inversión térmica: desde nieblas pegadas al suelo hasta acumulaciones de contaminantes.

TIPOS DE INVERSIÓN TÉRMICA Y FACTORES ASOCIADOS

Aunque anteriormente para ilustrar el fenómeno nos hemos centrado en la inversión térmica por subsidencia, encontramos varios tipos de inversión térmica que está mediada por diferentes factores:

• Inversión por subsidencia:
  Asociada a anticiclones potentes. El aire desciende lentamente desde niveles altos y medios, se comprime y se calienta adiabáticamente. Esto genera una capa cálida en altura que actúa como “tapadera”, atrapando el aire frío en capas bajas. Esto refuerza la estabilidad en todo el espesor afectado y se correspondería con el ejemplo utilizado en la infografía anterior.
• Inversión por irradiación (radiativa nocturna):
  Se forma en noches despejadas y en calma, cuando el suelo pierde calor por radiación de onda larga hacia el espacio. El aire en contacto con la superficie se enfría más rápido que las capas superiores, volviéndose más denso y estable. Es la típica de valles, hondonadas y fondos de cuenca.
• Inversiones frontales:
  Ocurren cuando una masa de aire cálida se desliza por encima de aire más frío en superficie, como en ciertos frentes cálidos. Estas situaciones dan lugar a nevadas por sorpresa en cotas más bajas de lo previsto, pues el aire frío queda atrapado en capas bajas y aunque la cota de nieve esté, por ejemplo, a 1000 metros, esos 1000 metros presentan temperaturas cercanas a 0ºC, lo que permite que los copos de nieve caigan a cotas más bajas.
• Inversión marina / de advección:
  Se produce cuando una masa de aire cálido se desplaza sobre una superficie fría (por ejemplo, aire cálido sobre agua fría o sobre una lengua de aire marino muy frío).

En todas ellas aparecen factores comunes que favorecen su formación o refuerzo:

• Alta estabilidad atmosférica y presión elevada (anticiclones).
• Cielos despejados, que facilitan el enfriamiento radiativo nocturno.
• Viento en calma o muy débil, que evita la mezcla vertical, incluso cuando se acerca un frente.
• Topografía cerrada (valles, cuencas, dolinas), donde el aire frío y denso se “enjaula”.

¿CÓMO SE FORMA LA INVERSIÓN TÉRMICA? FASES.

Habitualmente la inversión térmica se establece por una combinación de factores y procesos, en los que destacan la inversión térmica por irradiación nocturna y la inversión térmica por subsidencia.

• Descenso del aire dentro de un anticiclón. En los anticiclones, el aire tiende a descender lentamente desde niveles medios de la troposfera. Este descenso es clave porque el aire, al bajar, experimenta compresión adiabática.
• Compresión y calentamiento adiabático. Mientras el aire desciende, se comprime por la mayor presión en capas bajas y, como consecuencia directa, se calienta. Este calentamiento no proviene del Sol ni de intercambio de calor, sino del propio trabajo de compresión. El resultado: una capa cálida en altura que queda sobre aire relativamente más frío.
• Formación de la “tapa cálida”. Cuando ese calentamiento se concentra en una banda concreta (normalmente entre 1000 y 2000 m, dependiendo de la situación), se genera una capa de inversión en altura que actúa como una verdadera tapadera:
  • Impide que el aire frío de superficie ascienda,
  • frena la convección,
  • y favorece que nieblas y contaminantes queden atrapados por debajo.
• Refuerzo de la inversión radiativa inferior. Si simultáneamente, en superficie, se forma una inversión radiativa (noche despejada, calma, suelo frío), ambas inversiones pueden coexistir:
  • La radiativa cierra el sistema por abajo.
  • La subsidencia lo bloquea por arriba.

Esto genera la atmósfera más estable posible: aire estratificado, con circulación casi exclusivamente horizontal y una mezcla vertical totalmente inhibida.

PRINCIPALES CONSECUENCIAS: NIEBLAS Y CONTAMINACIÓN

La inversión térmica es un ejemplo perfecto de cómo pequeños cambios en el perfil vertical de temperatura pueden transformar por completo el tiempo que vivimos a ras de suelo. Es la responsable de muchas de nuestras mínimas más frías, el por qué las temperaturas son más suaves en montaña que en el valle, de por qué de nieblas que no levantan en todo el día y de algunos episodios de contaminación, más severos en ciudades y valles con alta actividad industrial.

En próximos post hablaremos sobre su efecto en la contaminación, un fenómeno que los británicos acuñaron con el término «smog«.