TROPOPAUS: OMINAISUUDET, KEMIALLINEN KOOSTUMUS JA TOIMINNOT - YMPÄRISTÖ - 2025

Tropopaussin on välituote siirtymäalueella kahden kerroksen väliin maapallon ilmakehään. Se sijaitsee ilmakehän alemman kerroksen, nimeltään troposfääri, ja sen yläpuolella olevan kerroksen, stratosfäärin, välissä.

Maan ilmapiiri on jaettu useisiin kerroksiin. Näitä kerroksia kutsutaan "palloiksi" ja kerrosten välisiä siirtymävyöhykkeitä kutsutaan "taukoiksi". Kemiallisen koostumuksensa ja lämpötilan vaihtelunsa mukaan ilmakehän kerrokset ovat troposfääri, stratosfääri, mesosfääri, lämpökehä ja eksosfääri.

Kuva 1. Maan ilmakehän kerrokset ja siirtymävyöhykkeet. Lähde: Josell7 Troposfääri ulottuu maan pinnasta 10 km korkeuteen. Stratosfääri on 10–50 km korkea. Mesosfäärin korkeus on 50–80 km. Termosfääri 80 km: stä 500 km: iin ja eksosfääri 500 km: stä 10000 km: iin. Jälkimmäinen on raja planeettojenväliselle avaruudelle.

Tropopause-ominaisuudet

Tropopaus on alue, jolla on hyvin erityisiä piirteitä, jotka ovat viime aikoina motivoineet sen tieteellistä tutkimusta yksityiskohtaisemmin. Koska ominaisuuksien muutosvyöhyke on troposfäärin ja stratosfäärin välillä, on tarkoituksenmukaista ilmoittaa lyhyesti näiden kahden kerroksen ominaisuudet.

Troposfääri on aktiivinen kerros, jossa tapahtuvat ilmastosta johtuvat meteorologiset ilmiöt, kuten tuulet, sateet, sähkömyrskyt ja hurrikaanit. Tämän kerroksen lämpötila laskee korkeuden kanssa.

Stratosfäärissä lämpötila nousee korkeuden kanssa lämmön tuottavien kemiallisten reaktioiden vaikutuksesta (eksoterminen). Otsoni on mukana pääasiassa, absorboimalla korkean energian ultravioletti (UV) -säteilyä auringosta.

Tropopaus on raja näiden kahden kaasumaisen kerroksen välillä, joilla on hyvin erilaiset lämpötilan, kemiallisen koostumuksen ja yleisen dynamiikan ominaisuudet. Tropopauksen ominaisuudet on lueteltu lyhyesti alla.

Korkeus

Korkeus, jolla tropopaus on maapallon yläpuolella, on muuttuva. Se muuttuu leveyden, vuodenajan ja kellonajan mukaan.

Tropopaus on keskimäärin 7-10 km korkeudella maapallon napojen alueilla ja 16-18 km korkea tropiikan alueilla, päiväntasaajan ympärillä.

Tällä tavalla polaarinen tropopaus on lämpimämpi ja lähempänä maan pintaa, kun taas päiväntasaaja-trooppinen tropopaus on viileämpi ja korkeampi.

Päiväntasaajan kohdalla auringonsäteet osuvat Maan pintaan kohtisuoraan aiheuttaen voimakasta pinnan kuumenemista. Tätä maan pinnasta tulevaa lämpöä absorboi troposfäärin ilma, joka laajenee tällä päiväntasaajan-trooppisella vyöhykkeellä ja kasvattaa etäisyyttä tropopaukseen.

Eri tieteellisten tutkimusten avulla on todettu, että tropopauksen maailmanlaajuinen korkeus on lisääntynyt viime vuosina. Uskotaan, että tämä kasvu voi johtua kasvihuonekaasujen (kasvihuonekaasujen) lisääntymisestä, otsonikerroksen vähentymisestä stratosfäärissä ja tämän kerroksen jäähtymisestä.

Tropopauksen korkeuden muutokset ovat todisteita troposfäärin lämpenemisestä, jota kutsutaan ilmaston lämpenemiseksi.

Tropopaus on rauhallisuuden alue

Tropopaus on suhteellisen rauhallisen alueen, koska ilmastosta johtuvat meteorologiset ilmiöt tapahtuvat tämän vyöhykkeen alapuolella, troposfäärissä. Viimeaikaiset tutkimukset kuitenkin ilmoittavat, että tropopaus on erityinen dynamiikka.

Lämpötila

Tropopausalueella lämpötila pysyy vakiona, se ei laske korkeuden myötä (kuten troposfäärissä) eikä nouse korkeuden myötä (kuten stratosfäärissä). Tropopauksen lämpötila on noin -55 ^° C.

Epäjatkuvuusalue

Tropopaus ei ole jatkuva vyöhyke; tällä alueella on taukoja maapallon pohjoisen ja eteläisen pallonpuoliskon trooppisten ja keskipituusasteiden alueilla.

Kosteuden varastointi- ja kuljetusalue

Tropopaus on suuri troposfäärin kosteussäiliö, ja sen tehtävänä on kuljettaa vesihöyryä stratosfääriin.

Sirkuspilvien muodostuminen

Tropopaus on alue, josta muodostuu sirrusmaisia ​​pilviä, tyyppisiä korkeita, valkoisia pilviä, jotka koostuvat jääkiteistä. Ne ovat muodoltaan lankoja kapeissa, hienoissa nauhoissa, samanlaisia ​​kuin hiuskarvat.

Kuva 2. Sirkuspilvet. Lähde: Pixabay.com

Sirkuspilvet heijastavat auringonvaloa ja vangitsevat maapallon lähettämän lämmön. Ei tiedetä tarkalleen, onko sirkuspilvien nettorahat tasapainossa vai lämpenevät planeetalla.

Sirkuspilvien ilmestyminen osoittaa säämuutoksen matalan lämpötilan ja sateen kanssa seuraavien 24 tunnin aikana.

Tropopauksen kemiallinen koostumus

Tropopaus on äkillisen muutoksen vyöhyke troposfäärin ja stratosfäärin kemiallisen koostumuksen välillä. Se sisältää kaasuja, jotka tulevat molemmista kerroksista.

Tropopausessa on troposfäärin kaasuja, kuten vesihöyry ja hiilimonoksidi (CO). On myös otsonia (O ₃), kaasua, joka tulee stratosfääristä.

Tropopaussissa tapahtuu erittäin mielenkiintoisia kemiallisia reaktioita. Tutkijat yrittävät tutkia näitä kemiallisia muutoksia saadakseen täydellisemmän selityksen ilmaston lämpenemisestä.

Kuinka tropopausta tutkitaan?

Tropopauksen tutkimiseksi on otettava näytteet sen kaasuseoksesta. Tämä näytteenotto korkeintaan 18 km: n korkeudella maanpinnasta aiheuttaa monia vaikeuksia.

Vain muutama ilma voi saavuttaa nämä korkeudet. NASA: lla on kolme erittäin hienostunutta ilma-alusta, jotka on varustettu erityislaitteilla näiden tutkimusten suorittamiseksi. Nämä ovat lentokoneet ER-2, DC-8 ja WB-57.

Nämä kolme ilma-alusta yhdistettynä tukiinfrastruktuuriin, jossa on satelliitteja ja tutkaa, in situ -ilmaisin- ja etäilmaisulaitteita, suorittavat niin sanotun TC4-tehtävän lyhenteensä englanniksi: Tropical Composition, Clouds ja Climate Coupling Experiment.

ominaisuudet

Tropopausella on tärkeitä tehtäviä vesihöyryn kuljetuksessa troposfääristä stratosfääriin. Se toimii myös vyöhykkeenä troposfääristä alkuperää olevien kaasujen (vesihöyry, hiilimonoksidi) sekoittamiseksi stratosfäärin kaasuihin (otsoni).

Tropopausea tutkitaan äskettäin planeetan ilmaston lämpenemisen ja yleisen ilmakehän kemiaa määrittelevien ilmiöiden indikaattorina.

Viitteet

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et ai. (2018) Otsonin huonon ilman havainnot trooppisessa tropopausikerroksessa. Ilmakehän kemia ja fysiikka. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. ja Bosart, LF (2017). Elokuun 2012 suuren arktisen syklonin ja Tropopause Polar Vortices -yhteydet. American Geophysical Union, syksyn kokous 2017, abstrakti # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017). Subtrooppisen alimman stratosfäärin ja trooppisen troposfäärin ylä- ja tropopauskerroksen koettaminen epäorgaaniselle bromille. Ilmakehän kemia ja fysiikka. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordania, DE, Bui, TV, Ueyama, R. ja Singh, HB (2017). NASA: n trooppisen trooppusuunnan kokeilu ilmassa: Korkean ilma-aluksen mittaukset trooppisessa Länsi-Tyynellämerellä. AMS 100. Lehdet verkossa. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV ym. (2018). Heterogeeninen jään nukleaatio trooppisessa tropopausa-kerroksessa. Geographical Research -lehti: Atmosphere. 123 (21): 12,210 - 12,227.