ТРОПОПАУЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ХИМИЧЕН СЪСТАВ И ФУНКЦИИ - ОКОЛЕН СВЯТ - 2025

В тропопаузата е междинен преходна зона между два слоя на земната атмосфера. Той е разположен между долния слой на атмосферата, наречен тропосфера, и слоя над него, стратосферата.

Земната атмосфера е разделена на няколко слоя. Тези слоеве се наричат ​​"сфери", а преходните зони между слоевете се наричат ​​"паузи". Според химичния си състав и температурните колебания слоевете на атмосферата са тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и екзосфера.

Фигура 1. Слоеве и преходни зони на земната атмосфера. Източник: Josell7 Тропосферата се простира от повърхността на Земята до 10 км височина. Стратосферата варира от 10 км до 50 км височина. Мезосферата варира от 50 км до 80 км височина. Термосферата от 80 км до 500 км, а екзосферата от 500 км до 10 000 км височина. Последното е ограничението с междупланетното пространство.

Характеристики на тропопаузата

Тропопаузата е регион с много специфични характеристики, които наскоро са мотивирали по-подробно научното му изследване. Като зона на преход на свойства между тропосферата и стратосферата е подходящо да се посочат накратко характеристиките на тези два слоя.

Тропосферата е активният слой, където се срещат метеорологичните явления, които произхождат от климата, като ветрове, дъждове, електрически бури и урагани. Температурата в този слой намалява с надморската височина.

В стратосферата температурата се увеличава с надморската височина поради ефекта на химичните реакции, които отделят топлина (екзотермична). Основно участва озонът, абсорбиращ високоенергийната ултравиолетова (UV) радиация от слънцето.

Тропопаузата е границата между тези два газообразни слоя, които имат много различни свойства на температура, химичен състав и обща динамика. Характеристиките на тропопаузата са изброени накратко по-долу.

височина

Височината, на която се намира тропопаузата над земната повърхност, е променлива. Променя се с географската ширина, със сезона и с времето на деня.

Тропопаузата е разположена на средна височина от 7 до 10 км в районите на земните полюси и между 16 до 18 км височина в районите на тропиците, около екватора.

По този начин полярната тропопауза е по-топла и е по-близо до земната повърхност, докато екваториално-тропическата тропопауза е по-хладна и е по-висока.

В екватора слънчевите лъчи се удрят перпендикулярно на земната повърхност, причинявайки голямо повърхностно нагряване. Тази топлина от земната повърхност се абсорбира от въздуха на тропосферата, който се разширява в тази екваториално-тропическа зона и увеличава разстоянието до тропопаузата.

Чрез различни научни изследвания беше установено, че глобалната височина на тропопаузата се е увеличила през последните години. Смята се, че това увеличение може да се дължи на увеличаването на парниковите газове (ПГ), намаляването на озоновия слой в стратосферата и охлаждането на този слой.

Промените във височината на тропопаузата са доказателство за затопляне на тропосферата, наречено глобално затопляне.

Тропопаузата като зона на спокойствие

Тропопаузата представлява зона на относително спокойствие, тъй като метеорологичните явления, които произхождат от климата, се срещат под тази зона, в тропосферата. Въпреки това, последните проучвания съобщават, че тропопаузата представя особена динамика.

температура

В зоната на тропопаузата температурата остава постоянна, не намалява с височина (както в тропосферата), нито се увеличава с височина (както в стратосферата). Температурата на тропопаузата е около -55 ^° C.

Зона на прекъсване

Тропопаузата не е непрекъсната зона; в този регион има пробиви в зоните на тропическите ширини и средните ширини на земното северно и южно полукълбо.

Зона за съхранение и транспортиране на влага

Тропопаузата действа като голям резервоар за влага в тропосферата и има функцията да транспортира водни пари в стратосферата.

Образуване на кръгови облаци

Тропопаузата е регионът, в който се образуват кръгообразни облаци, вид високи бели облаци, съставени от ледени кристали. Те са оформени като нишки в тесни фини ленти, подобни на къдриците за коса.

Фигура 2. Облак облаци. Източник: Pixabay.com

Облакът от кръст отразява слънчевата светлина и улавя топлината, която Земята излъчва навън. Не се знае точно дали нетният баланс на кръговите облаци охлажда или затопля планетата.

Появата на цитрусови облаци показва промяна на времето с ниски температури и дъжд в рамките на следващите 24 часа.

Химичен състав на тропопаузата

Тропопаузата представлява зона на рязка промяна между химичния състав на тропосферата и този на стратосферата. Съдържа газове, които идват от двата слоя.

В тропопаузата се намират газове от тропосферата, като водна пара и въглероден оксид (СО). Има и озон (O ₃), газ, който идва от стратосферата.

В тропопаузата протичат много интересни химични реакции. Учените се опитват да изучат тези химични промени, за да получат по-пълно обяснение на феномена на глобалното затопляне.

Как се изучава тропопаузата?

За да се проучи тропопаузата, трябва да се вземат проби от нейната газова смес. Това вземане на проби на височина до 18 км над земната повърхност представлява много трудности.

Само няколко самолета могат да достигнат тези височини. НАСА разполага с три много сложни самолета, оборудвани със специално оборудване за извършване на тези изследвания. Това са самолетите ER-2, DC-8 и WB-57.

Тези три самолета, съчетани с поддържаща инфраструктура със спътници и радари, оборудване за откриване на място и дистанционно откриване, изпълняват така наречената мисия TC4 за съкращението си на английски: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Характеристика

Тропопаузата има важни функции при транспортиране на водни пари от тропосферата до стратосферата. Той също така функционира като зона за смесване на газове от тропосферен произход (водна пара, въглероден оксид) с газове от стратосферата (озон).

Наскоро тропопаузата се изучава като индикатор за глобалното затопляне на планетата и за явления, които определят общата атмосферна химия.

Препратки

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et al. (2018) Наблюдения на беден на озон въздух в слоя на тропическата тропопауза. Атмосферна химия и физика. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. and Bosart, LF (2017). Връзки между Големия арктически циклон от август 2012 г. и Полярните вихри на Тропопауза. Американски геофизичен съюз, Есенна среща 2017, резюме # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Изследване на най-долната субтропична стратосфера и горния тропосфер на тропиците и тропопаузата за неорганичен бром. Атмосферна химия и физика. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. и Сингх. НВ (2017). Експериментът на НАСА във въздушна тропическа тропопауза: Измервания на самолети на голяма надморска височина в тропическия Западен Тихи океан. AMS 100. Журнали онлайн. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV и други. (2018). Хетерогенна ледена нуклеация в слоя на тропическата тропопауза. Списание за географски изследвания: Атмосфера. 123 (21): 12,210-12,227.