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La inversión térmica es una derivación del cambio normal de las propiedades de la atmósfera con el aumento de la altitud. Usualmente corresponde a un incremento de la temperatura con la altura, o bien a una capa de inversión donde ocurre el incremento
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Una inversión térmica es un tipo de característica que toma la atmósfera cuando la temperatura del aire, en vez de descender mientras subimos en altura, como es normal, va ascendiendo cada vez más, esto hace que la densidad del aire, la cual se relaciona directamente con la temperatura, descienda con la altura limitando así las corrientes convectivas ascendentes que se producen en la atmósfera. En efecto, el aire no puede elevarse en una zona de inversión, puesto que es más frío y, por tanto, más denso en la zona inferior.
Una inversión térmica puede llevar a que la contaminación aérea, como el smog o la calina, quede atrapada cerca del suelo, con efectos nocivos para la salud. Una inversión también puede detener el fenómeno de convección, actuando como una especie de techo. En el caso de una fuerte convección por un excesivo calentamiento de la superficie marina en una zona determinada, el aire, muy húmedo porque asciende del mar anormalmente caliente (con relación a la zona de alta presión que rodea a dicha zona convectiva) se pueden ocasionar violentos temporales. Es el caso del fenómeno conocido como gota fría o DANA, es decir Depresión Aislada en Niveles Altos, un nombre muy explícito ya que significa una zona de baja presión aislada, es decir, rodeada por una zona de mayor presión las cuales interactúan entre sí con los procesos de convección en la propia zona de la gota fría y la de subsidencia en la zona de alta presión que hay alrededor. También este fenómeno puede originar granizadas si el ascenso por convección alcanza una altura donde la temperatura sea muy fría
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