TROPOPAUZĖ: SAVYBĖS, CHEMINĖ SUDĖTIS IR FUNKCIJOS - APLINKA - 2025

Tropopause yra tarpinis perėjimas zona tarp dviejų sluoksnių Žemės atmosferoje. Jis yra tarp apatinio atmosferos sluoksnio, vadinamo troposfera, ir sluoksnio virš jo, stratosferos.

Žemės atmosfera buvo padalinta į kelis sluoksnius. Šie sluoksniai vadinami „sferomis“, o pereinamosios zonos tarp sluoksnių vadinamos „pauzėmis“. Pagal savo cheminę sudėtį ir temperatūros pokyčius atmosferos sluoksniai yra troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera ir egzosfera.

1 pav. Žemės atmosferos sluoksniai ir pereinamosios zonos. Šaltinis: Josell7. Troposfera tęsiasi nuo Žemės paviršiaus iki 10 km aukščio. Stratosfera siekia 10–50 km. Mezosferos aukštis siekia nuo 50 km iki 80 km. Termosfera nuo 80 km iki 500 km, o egzosfera nuo 500 km iki 10 000 km aukščio. Pastaroji riba yra tarpplanetinės erdvės riba.

Tropopauzės ypatybės

Tropopauzė yra regionas, turintis labai specifinių ypatybių, kurios pastaruoju metu paskatino išsamiau ištirti jo mokslinį tyrimą. Būdama savybių pasikeitimo tarp troposferos ir stratosferos zona, tikslinga trumpai nurodyti šių dviejų sluoksnių ypatybes.

Troposfera yra aktyvusis sluoksnis, kuriame vyksta meteorologiniai klimato reiškiniai, tokie kaip vėjai, lietūs, elektros audros ir uraganai. Šio sluoksnio temperatūra krenta aukštyje.

Stratosferoje temperatūra didėja aukštyje dėl cheminių reakcijų, išskiriančių šilumą (egzoterminės). Pirmiausia jame dalyvauja ozonas, sugeriantis saulės ultravioletinę (UV) spinduliuotę.

Tropopauzė yra riba tarp šių dviejų dujinių sluoksnių, turinčių labai skirtingas temperatūros, cheminės sudėties ir bendrosios dinamikos savybes. Toliau trumpai išvardytos tropopauzės savybės.

Ūgis

Aukštis, kuriuo tropopauzė yra virš Žemės paviršiaus, yra kintamas. Tai keičiasi atsižvelgiant į platumą, sezoną ir dienos laiką.

Tropopauzė yra vidutiniškai 7–10 km aukščio žemės polių regionuose, o 16–18 km aukščio - atogrąžų vietose, aplink pusiaują.

Tokiu būdu polinė tropopauzė yra šiltesnė ir arčiau žemės paviršiaus, tuo tarpu ekvatorinė-tropinė tropopauzė yra vėsesnė ir aukštesnė.

Pusiaujuje saulės spinduliai smogia Žemės paviršiui statmenai, sukeldami didelį paviršiaus įkaitimą. Šią žemės paviršiaus šilumą sugeria troposferos oras, kuris plečiasi šioje pusiaujo-tropinėje zonoje ir padidina atstumą iki tropopauzės.

Įvairiais moksliniais tyrimais nustatyta, kad pastaraisiais metais padidėjo tropopauzės pasaulinis aukštis. Manoma, kad šį padidėjimą gali lemti padidėjęs šiltnamio efektą sukeliančių dujų (ŠESD) kiekis, sumažėjęs stratosferos ozono sluoksnis ir šis sluoksnis atvėsęs.

Tropopauzės aukščio pokyčiai rodo troposferos atšilimą, vadinamą globaliu atšilimu.

Tropopauzė kaip ramybės zona

Tropopauzė yra santykinai rami zona, nes meteorologiniai reiškiniai, kilę iš klimato, vyksta žemiau šios zonos, troposferoje. Tačiau naujausi tyrimai rodo, kad tropopauzė pasižymi ypatinga dinamika.

Temperatūra

Tropopauzės zonoje temperatūra išlieka pastovi, ji nemažėja kartu su aukščiu (kaip troposferoje) ir nedidėja didėjant aukščiui (kaip stratosferoje). Tropopauzės temperatūra yra apie -55 ^° C.

Netvarkingumo zona

Tropopauzė nėra ištisinė zona; šiame regione yra pertraukų Žemės šiaurinio ir pietinio pusrutulio atogrąžų ir vidutinių platumų srityse.

Drėgmės saugojimo ir transportavimo zona

Tropopauzė veikia kaip didelis troposferos drėgmės rezervuaras ir atlieka vandens garų pernešimą į stratosferą.

Cirkščių debesų formavimasis

Tropopauzė yra regionas, kuriame susidaro į cirrusus panašūs debesys - aukšto tipo, balti debesys, sudaryti iš ledo kristalų. Jie yra suformuoti kaip gijos siauromis, smulkiomis juostomis, panašiomis į plaukų garbanas.

2 pav. Cirruso debesys. Šaltinis: „Pixabay.com“

Cirruso debesys atspindi saulės šviesą ir sulaiko šilumą, kurią Žemė skleidžia į išorę. Tiksliai nežinoma, ar grynasis žiedinių debesų balansas atvėsina ar sušildo planetą.

Cirkščių debesų atsiradimas rodo oro pokyčius, per artimiausias 24 valandas vykstant žemai temperatūrai ir lietaus kiekiui.

Cheminė tropopauzės sudėtis

Tropopauzė žymi staigaus troposferos ir stratosferos cheminės sudėties pokyčių zoną. Jame yra dujos, gaunamos iš abiejų sluoksnių.

Tropopauzėje yra troposferos dujų, tokių kaip vandens garai ir anglies monoksidas (CO). Taip pat yra ozonas (O ₃ ), dujos, gaunamos iš stratosferos.

Labai įdomios cheminės reakcijos vyksta tropopauzėje. Mokslininkai bando ištirti šiuos cheminius pokyčius, kad gautų išsamesnį globalinio atšilimo reiškinio paaiškinimą.

Kaip tiriama tropopause?

Norint ištirti tropopauzę, reikia paimti jos dujų mišinio mėginius. Šis mėginių ėmimas aukštyje iki 18 km virš žemės paviršiaus kelia daug sunkumų.

Šiuos aukščius gali pasiekti tik keli orlaiviai. Šiems tyrimams atlikti NASA turi tris labai modernius orlaivius, aprūpintus specialia įranga. Tai yra lėktuvai ER-2, DC-8 ir WB-57.

Šie trys orlaiviai kartu su palaikymo infrastruktūra su palydovais ir radarais, aptikimo vietoje įranga ir nuotoliniu aptikimu vykdo vadinamąją TC4 misiją savo akronimu angliškai: „Tropical Composition“, „Clouds“ ir „Climate Coupling Experiment“.

funkcijos

Tropopauzė atlieka svarbias vandens garų pernešimo iš troposferos į stratosferą funkcijas. Tai taip pat veikia kaip troposferos kilmės dujų (vandens garų, anglies monoksido) maišymo su stratosferos dujomis (ozonu) zona.

Pastaruoju metu tropopauzė tiriama kaip visuotinio planetos atšilimo ir reiškinių, lemiančių bendrą atmosferos chemiją, rodiklis.

Nuorodos

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. ir kt. (2018 m.) Atogrąžų tropopauzės sluoksnio oro stebėjimas. Atmosferos chemija ir fizika. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. ir Bosart, LF (2017). Ryšiai tarp 2012 m. Rugpjūčio mėn. Didžiojo Arkties ciklono ir Tropopause poliarinių sūkurių. Amerikos geofizikos sąjungos 2017 m. Rudens susitikimas, santrauka # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Subtropinio žemiausio stratosferos ir atogrąžų viršutinio troposferos bei tropopauzės sluoksnio zondavimas neorganiniam bromui. Atmosferos chemija ir fizika. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. ir Singhas. HB (2017). NASA atogrąžų tropinės pauzės eksperimentas: Aukšto aukščio orlaivių matavimai atogrąžų vakarinėje Ramiojo vandenyno dalyje. AMS 100. Žurnalai internete. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV ir visi. (2018 m.). Heterogeninė ledo branduolys atogrąžų tropopauzės sluoksnyje. Geografinių tyrimų žurnalas: Atmosfera. 123 (21): 12,210–12,227.