Характеристики тропопаузи, хімічний склад і функції



The тропопауза це проміжна зона переходу між двома шарами атмосфери Землі. Він розташований між нижнім шаром атмосфери, званим тропосферою, і шаром над ним, стратосферою.

Атмосфера Землі була розділена на кілька шарів. Ці шари називаються "сферами", а перехідні зони між шарами називаються "паузами". За хімічним складом і зміною температури шари атмосфери - тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера і екзосфера.

Тропосфера простягається від поверхні Землі до 10 км у висоту. Стратосфера коливається від 10 км до 50 км у висоту. Мезосфера коливається від 50 км до 80 км у висоту. Термосфера від 80 км до 500 км, а екзосфера від 500 км до 10000 км у висоту. Останнє є межею міжпланетного простору.

Індекс

  • 1 Характеристика тропопаузи
    • 1.1 Висота
    • 1.2 Тропопауза як зона спокою
    • 1.3 Температура
    • 1.4 Зона розриву
    • 1.5 Зберігання та транспортування вологи
    • 1.6 Утворення циррусних хмар
  • 2 Хімічний склад тропопаузи
  • 3 Як вивчається тропопауза??
  • 4 Функції
  • 5 Посилання

Характеристика тропопаузи

Тропопауза являє собою область дуже особливих характеристик, які останнім часом більш детально мотивували його наукове дослідження. Будучи перехідною зоною властивостей між тропосферою і стратосферою, доречно коротко вказати на характеристики цих двох шарів.

Тропосфера - активний шар, де відбуваються метеорологічні явища, що породжують клімат, такі як вітри, дощі, грози і урагани. Температура в цьому шарі зменшується з висотою.

У стратосфері температура збільшується з висотою через вплив хімічних реакцій, які виділяють тепло (екзотермічно). Головним чином задіяний озон, який поглинає високоенергетичне ультрафіолетове (УФ) випромінювання від сонця.

Тропопауза - це межа між цими двома газовими шарами, які мають властивості температури, хімічного складу і загальної динаміки, дуже різні. Нижче коротко описані характеристики тропопаузи.

Висота

Висота, на якій розташована тропопауза на поверхні Землі, є змінною. Змінюйтеся з широтою, з сезоном і з часом доби.

Тропопауза розташована в середній висоті від 7 до 10 км в районах земних полюсів і від 16 до 18 км в тропіках, навколо екватора..

Таким чином, полярна тропопауза гарячіша і ближче до земної поверхні, тоді як екваторіально-тропічна тропопауза прохолодніша і вище..

На екваторі сонячні промені попадають перпендикулярно на поверхню Землі, що викликає велике нагрівання поверхні. Це тепло з поверхні Землі поглинається повітрям тропосфери, який розширюється в цій екваторіально-тропічній зоні і збільшує відстань до тропопаузи.

Через кілька наукових досліджень було встановлено, що глобальна висота тропопаузи зросла в останні роки. Вважається, що це збільшення може бути обумовлено збільшенням парникових газів (ПГ), зменшенням озонового шару стратосфери та охолодженням цього шару..

Зміни у висоті тропопаузи свідчать про потепління тропосфери, що називається глобальним потеплінням.

Тропопауза як спокійна зона

Тропопауза являє собою зону відносного затишшя, оскільки метеорологічні явища, що породжують клімат, виникають нижче цієї зони, в тропосфері. Проте останні дослідження свідчать, що тропопауза має особливу динаміку.

Температура

У зоні тропопаузи температура залишається постійною, не зменшується з висотою (як у тропосфері) і не зростає з висотою (як у стратосфері). Температура тропопаузи становить близько -55°C.

Зона неперервності

Тропопауза не є суцільною зоною; в цьому регіоні є розриви в тропічних широтах і середніх широтах північних і південних півкуль Землі.

Зберігання вологості та транспортна зона

Тропопауза діє як великий резервуар вологи в тропосфері і має функцію транспортування водяної пари в стратосферу.

Формування циррусних хмар

Тропопауза - це регіон, де утворюються хмари циррус, тип білих, високих хмар, що складаються з кристалів льоду. Вони у вигляді ниток у вузьких смугах, тонкі, схожі на завитки волосся.

Хмари циррус відбивають сонячне світло і захоплюють тепло, яке Земля випромінює назовні. Невідомо, чи є чистий баланс цирусу охолодженням чи глобальним потеплінням.

Поява циррус вказує на зміну погоди з низькими температурами і дощем протягом наступних 24 годин.

Хімічний склад тропопаузи

Тропопауза являє собою зону різкої зміни між хімічним складом тропосфери та хімічним складом стратосфери. Містить гази, що надходять з обох шарів.

У тропопаузі є гази з тропосфери, такі як водяна пара і монооксид вуглецю (СО). Є також озон (O3), газ, що надходить з стратосфери.

У тропопаузі відбуваються дуже цікаві хімічні реакції. Вчені намагаються вивчити ці хімічні зміни, щоб отримати більш повне пояснення явища глобального потепління.

Як вивчається тропопауза?

Для вивчення тропопаузи необхідно взяти зразки газової суміші. Ця вибірка на висоті до 18 км над земною поверхнею створює багато труднощів.

Тільки кілька літаків можуть досягти цих висот. НАСА має три дуже складні літаки, обладнані спеціальним обладнанням для виконання цих досліджень. Це літаки ER-2, DC-8 і WB-57.

Ці три літаки, в поєднанні з інфраструктурою підтримки з супутниками і радарами, виявляють обладнання in situ та дистанційне зондування, виконують так звану місію TC4 за її абревіатурою англійською мовою: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Функції

Тропопауза має важливі функції при транспортуванні водяної пари з тропосфери в стратосферу. Вона також виконує функції зони газового змішування тропосферного походження (водяна пара, оксид вуглецю) з стратосферними газами (озоном).

Тропопауза останнім часом вивчається як показник глобального потепління планети і явищ, що визначають загальну атмосферну хімію.

Список літератури

  1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et al. (2018) Спостереження озонобезпечного повітря в тропічному тропопаузі. Атмосферна хімія та фізика. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
  2. Biernat, K., Keyser, D. та Bosart, L. F. (2017). Зв'язки між Великим Арктичним Циклоном серпня 2012 р. І Tropopause Polar Vortices. Американський геофізичний союз, осінні засідання 2017, реферат # A43D-2478.
  3. Werner, B. (2017). Отримання субтропічної нижньої стратосфери і тропічної верхньої тропосфери і шару тропопаузи для неорганічного брому. Атмосферна хімія та фізика. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
  4. Jensen, E.J., Pfister, L., Jordan, D.E., Bui, T.V., Ueyama, R. і Singh.H.B. (2017). Експеримент з тропічного тропопаузи НАСА: Високомірні вимірювання літака в тропічному Західному Тихоокеанському регіоні. AMS 100. Журнали онлайн. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
  5. Jensen, E.J., Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, T.V. et all. (2018). Гетерогенне зародження льоду в тропічному тропопаузі. Журнал географічних досліджень: Атмосфера. 123 (21): 12.210-12.227.