Instabil och stabil temperaturskiktning
Normalt sett avtar temperaturen med ökande höjd över jordytan åtminstone upp till 6 km på höga breddgrader och uppemot 20 km i tropikerna. Men det förekommer ofta undantag från detta.
Om temperaturavtagandet med höjden är mer än 1 grad per 100 meter är luften instabilt skiktad så att ett luftpaket som har kommit i rörelse uppåt kommer att fortsätta uppåt. Förr eller senare blir luftpaketet så avkylt att rörelsen avstannar. Instabilt skiktad luft underlättar alltså vertikala luftrörelser.
Om det omvända gäller, det vill säga att temperaturavtagandet med höjden är avsevärt mindre än 1 grad per hundra meter eller att temperaturen ökar med höjden, då kommer luft på väg uppåt att bromsas och rörelsen stannar av. Denna skiktning av atmosfären kallas stabil skiktning och försvårar vertikala rörelser.
Inversion
Inversion, även kallat spärrskikt eller extremt stabil skiktning, är ett skikt i atmosfären där temperaturen ökar med höjden. Det vanligen förekommande temperaturavtagandet är alltså omkastat (inversion) och luften kan därför inte blandas om i höjdled.
Spärrskikt bildas exempelvis inom högtrycksområden där tjocka luftskikt långsamt sjunker nedåt och värms upp. Detta bromsar luftens vertikala rörelser och inversioner kan bildas på några km höjd. Dessa kan vara upp till ett par kilometer tjocka.
Fuktig luft från marknära skikt hindras av inversionen att röra sig uppåt och moln bildas därför ofta under inversionens bas, där de breder ut sig horisontellt.
Ett annat bildningssätt för inversioner beror på att markytan strålar ut energi mer effektivt än atmosfären. Därför kan den marknära luften kylas snabbare än luften en bit högre upp om inte solen värmer. Därmed bildas en marknära inversion exempelvis under natten. Sommartid blir dessa inversioner ganska svaga och försvinner snabbt när solen har värmt någon timme.
På eftersommaren händer det att det bildas låg dimma på småtimmarna i samband med dessa inversioner.
Vintertid kan emellertid mer kraftiga marknära inversioner uppstå om det är molnfritt och inte blåser kraftigt. Solens värme under dagen är då oftast för svag för att lösa upp inversionen.
Under perioder med långvariga inversioner vintertid samlas ofta stora mängder föroreningar under inversionen. Detta är ett allvarligt hälsoproblem.
Smog
En av de mest allvarliga följderna av inversioner är smog (smoke + fog). Det kan bli följden när en inversion blir långvarig över en större stad.
Föroreningar från fordon, industrier och under vintern bostadsuppvärmning samlas då under inversionen. Ganska snart blir halterna så höga att smog bildas. Det vill säga olika gaser och partiklar bildar en ohälsosam dimma av luftföroreningar.
Ett av de mest omtalade fallen är den stora smogen i London i december 1952. Tusentals människor fick då sätta livet till. Andra stora städer som regelbundet drabbats av inversioner och smog är Mexico City, Los Angeles och numera Peking.
Inversioner på hög höjd
I temperatursonderingen från Funchal syns en väldigt kraftig inversion vid de allra högsta höjderna, strax över 100 hPa. Det är gränsen mellan troposfären och stratosfären som i detta fall är väldigt tydlig. Läs mer om detta i artikeln om atmosfärens olika lager (länk i högerspalten).