Vlastnosti tropopauzy, chemické složení a funkce

4605
Anthony Golden

The tropopauza je to přechodná přechodová zóna mezi dvěma vrstvami zemské atmosféry. Nachází se mezi spodní vrstvou atmosféry zvanou troposféra a vrstvou nad ní stratosférou..

Atmosféra Země byla rozdělena do několika vrstev. Tyto vrstvy se nazývají „koule“ a přechodové zóny mezi vrstvami se nazývají „pauzy“. Podle jeho chemického složení a teplotních variací jsou vrstvami atmosféry troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra a exosféra..

Obrázek 1. Vrstvy a přechodové zóny zemské atmosféry. Zdroj: Josell7 [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)]
Troposféra se rozprostírá od povrchu Země až do výšky 10 km. Stratosféra se pohybuje od 10 km do 50 km na výšku. Mezosféra se pohybuje od 50 km do 80 km na výšku. Termosféra od 80 km do 500 km a exosféra od 500 km do 10 000 km na výšku. Posledně jmenovaný je limit s meziplanetárním prostorem.

Rejstřík článků

  • 1 Charakteristika tropopauzy
    • 1.1 Výška
    • 1.2 Tropopauza jako zóna klidu
    • 1.3 Teplota
    • 1.4 Zóna diskontinuity
    • 1.5 Prostor pro skladování a přepravu vlhkosti
    • 1.6 Vznik cirrusových mraků
  • 2 Chemické složení tropopauzy
  • 3 Jak je tropopauza studována?
  • 4 funkce
  • 5 Reference

Vlastnosti tropopauzy

Tropopauza je oblast s velmi zvláštními charakteristikami, které nedávno motivovaly její vědecké studium podrobněji. Jelikož je zónou přechodu vlastností mezi troposférou a stratosférou, je vhodné stručně naznačit vlastnosti těchto dvou vrstev..

Troposféra je aktivní vrstva, kde se vyskytují meteorologické jevy, které způsobují klima, jako jsou větry, deště, elektrické bouře a hurikány. Teplota v této vrstvě klesá s nadmořskou výškou.

Ve stratosféře se teplota zvyšuje s nadmořskou výškou v důsledku chemických reakcí, které vydávají teplo (exotermické). Jedná se hlavně o ozón, který absorbuje vysokoenergetické ultrafialové (UV) záření ze slunce.

Tropopauza je hranicí mezi těmito dvěma plynnými vrstvami, které mají velmi odlišnou teplotu, chemické složení a obecné dynamické vlastnosti. Vlastnosti tropopauzy jsou stručně uvedeny níže..

Výška

Výška, ve které je tropopauza umístěna nad zemským povrchem, je proměnlivá. Změny zeměpisné šířky, ročního období a denní doby.

Tropopauza se nachází v průměrné výšce 7 až 10 km v oblastech zemských pólů a mezi 16 až 18 km vysokou v oblastech tropů kolem rovníku..

Tímto způsobem je polární tropopauza teplejší a blíže k zemskému povrchu, zatímco rovníková-tropická tropopauza je chladnější a vyšší..

Na rovníku sluneční paprsky dopadají kolmo na zemský povrch, což způsobuje velké oteplování povrchu. Toto teplo ze zemského povrchu je absorbováno vzduchem troposféry, který se v této rovníkové-tropické zóně rozpíná a zvyšuje vzdálenost k tropopauze..

Prostřednictvím několika vědeckých studií bylo zjištěno, že celková výška tropopauzy se v posledních letech zvýšila. Předpokládá se, že toto zvýšení může být způsobeno nárůstem skleníkových plynů (GHG), snížením ozonové vrstvy stratosféry a ochlazením této vrstvy..

Změny výšky tropopauzy jsou důkazem oteplování troposféry, které se nazývá globální oteplování.

Tropopauza jako zóna klidu

Tropopauza představuje zónu relativního klidu, protože meteorologické jevy, které vytvářejí klima, se vyskytují pod touto zónou v troposféře. Nedávné studie však uvádějí, že tropopauza představuje zvláštní dynamiku.

Teplota

V zóně tropopauzy zůstává teplota konstantní, neklesá s výškou (jako v troposféře) ani se nezvyšuje s výškou (jako ve stratosféře). Teplota tropopauzy je asi -55°C.

Zóna diskontinuity

Tropopauza není souvislá zóna; v této oblasti dochází k zlomům v oblastech tropických zeměpisných šířek a středních zeměpisných šířek severní a jižní polokoule Země.

Prostor pro skladování a přepravu vlhkosti

Tropopauza působí jako velký rezervoár vlhkosti v troposféře a má funkci transportu vodní páry do stratosféry..

Tvorba cirrusových mraků

Tropopauza je oblast, kde se tvoří cirrové mraky, druh vysokého bílého mraku složeného z ledových krystalů. Tvarují se jako vlákna v úzkých jemných pásech podobných vlasům.

Obrázek 2. Mraky Cirrus. Zdroj: Pixabay.com

Cirrusová mračna odrážejí sluneční světlo a zachycují teplo, které Země vydává ven. Není přesně známo, zda čistá bilance cirrusových mraků ochlazuje nebo zahřívá planetu.

Vzhled cirrusových mraků naznačuje změnu počasí s nízkými teplotami a deštěm během příštích 24 hodin.

Chemické složení tropopauzy

Tropopauza představuje zónu náhlé změny mezi chemickým složením troposféry a stratosférou. Obsahuje plyny pocházející z obou vrstev.

V tropopauze jsou plyny z troposféry, například vodní pára a oxid uhelnatý (CO). Existuje také ozon (O3), plyn, který pochází ze stratosféry.

V tropopauze dochází k velmi zajímavým chemickým reakcím. Vědci se pokoušejí studovat tyto chemické změny, aby získali úplnější vysvětlení fenoménu globálního oteplování..

Jak je tropopauza studována?

Ke studiu tropopauzy je třeba odebrat vzorky její plynné směsi. Toto vzorkování v nadmořských výškách až 18 km nad zemským povrchem přináší mnoho obtíží.

Do těchto výšek může dosáhnout jen několik letadel. NASA má k provedení těchto studií tři velmi sofistikovaná letadla vybavená speciálním vybavením. Jedná se o letadla ER-2, DC-8 a WB-57.

Tato tři letadla, spojená s podpůrnou infrastrukturou se satelity a radary, detekční zařízení in situ a dálkový průzkum Země, splnit takzvanou misi TC4 pro zkratku angličtiny: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Funkce

Tropopauza má důležité funkce při transportu vodní páry z troposféry do stratosféry. Slouží také jako zóna pro směšování plynů troposférického původu (vodní pára, oxid uhelnatý) s plyny ze stratosféry (ozon)..

V poslední době je tropopauza studována jako indikátor globálního oteplování planety a jevů, které určují obecnou chemii atmosféry.

Reference

  1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. a kol. (2018) Pozorování ovzduší chudého na ozon ve vrstvě tropické tropopauzy. Atmosférická chemie a fyzika. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
  2. Biernat, K., Keyser, D. a Bosart, L. F. (2017). Vazby mezi velkým arktickým cyklonem v srpnu 2012 a tropickými polárními víry. Americká geofyzikální unie, podzimní setkání 2017, abstrakt # A43D-2478.
  3. Werner, B. (2017) Probing the subtropical lowermost stratosphere and the tropical upper troposphere and tropopause layer for anorganic brom. Atmosférická chemie a fyzika. 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. a Singh.H.B. (2017). Experiment NASA Airborne Tropical Tropopause: Měření letadel ve vysokých nadmořských výškách v tropickém západním Pacifiku. AMS 100. Časopisy online. BAMS. doi: 10,1175 / BAMS-D-14-00263.1
  5. Jensen, E.J., Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, T.V. atd. (2018). Heterogenní nukleace ledu ve vrstvě tropické tropopauzy. Journal of Geographical Research: Atmosphere. 123 (21): 12,210-12,227.

Zatím žádné komentáře