ТРОПОПАУЗА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ХІМІЧНИЙ СКЛАД ТА ФУНКЦІЇ - СЕРЕДОВИЩЕ - 2025

Тропопауза є проміжною перехідною зоною між двома шарами земної атмосфери. Він розташований між нижчим шаром атмосфери, званим тропосферою, і шаром над ним, стратосферою.

Атмосфера Землі була розділена на кілька шарів. Ці шари називаються "сферами", а зони переходу між шарами називаються "паузами". За своїм хімічним складом та температурними коливаннями шарами атмосфери є тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера та екзосфера.

Малюнок 1. Шари та зони переходу атмосфери Землі. Джерело: Josell7 Тропосфера простягається від поверхні Землі до висоти 10 км. Стратосфера становить від 10 км до 50 км у висоту. Мезосфера становить від 50 км до 80 км у висоту. Термосфера від 80 км до 500 км, а екзосфера - від 500 км до 10 000 км у висоту. Останнє є межею з міжпланетним простором.

Характеристики тропопаузи

Тропопауза - це регіон з дуже специфічними характеристиками, який останнім часом більш детально мотивував його наукове вивчення. Будучи зоною переходу властивостей між тропосферою і стратосферою, доречно коротко вказати характеристики цих двох шарів.

Тропосфера - це активний шар, де відбуваються метеорологічні явища, що беруть початок клімату, такі як вітер, дощі, електричні бурі та урагани. Температура в цьому шарі знижується з висотою.

У стратосфері температура зростає з висотою внаслідок дії хімічних реакцій, які виділяють тепло (екзотермічні). В основному бере участь озон, поглинаючи високоенергетичне ультрафіолетове (УФ) випромінювання від сонця.

Тропопауза - це межа між цими двома газоподібними шарами, які мають дуже різні властивості температури, хімічного складу та загальної динаміки. Характеристики тропопаузи коротко перераховані нижче.

Висота

Висота, на якій розташована тропопауза над поверхнею Землі, мінлива. Він змінюється з широтою, з сезоном і з часом доби.

Тропопауза розташована на середній висоті від 7 до 10 км у районах полюсів Землі та висотою від 16 до 18 км в районах тропіків, навколо екватора.

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

На екваторі сонячні промені вражають поверхню Землі перпендикулярно, викликаючи великий нагрівання поверхні. Це тепло з земної поверхні поглинається повітрям тропосфери, яке розширюється в цій екваторіально-тропічній зоні і збільшує відстань до тропопаузи.

За допомогою різних наукових досліджень було встановлено, що глобальна висота тропопаузи зросла за останні роки. Вважається, що це збільшення може бути пов'язане зі збільшенням парникових газів (ПГ), зменшенням озонового шару в стратосфері та охолодженням цього шару.

Зміни висоти тропопаузи є свідченням потепління тропосфери, що називається глобальним потеплінням.

Тропопауза як зона спокою

Тропопауза являє собою зону відносного спокою, оскільки метеорологічні явища, що породжують клімат, відбуваються нижче цієї зони, у тропосфері. Однак останні дослідження повідомляють, що тропопауза представляє особливу динаміку.

Температура

У зоні тропопаузи температура залишається постійною, вона не знижується з висотою (як у тропосфері), а також не збільшується з висотою (як у стратосфері). Температура тропопаузи близько -55 ^° C.

Зона розриву

Тропопауза не є суцільною зоною; в цьому регіоні є розриви в районах тропічних широт і середніх широт північної та південної півкуль Землі.

Зона зберігання і транспортування вологи

Тропопауза виступає великим резервуаром вологи в тропосфері і має функцію транспортування водяної пари в стратосферу.

Утворення хмарних хмар

Тропопауза - це регіон, де утворюються циркусоподібні хмари, тип високих, білих хмар, що складаються з кристалів льоду. Вони мають форму ниток у вузьких тонких смугах, схожих на локони волосся.

Малюнок 2. Хмарні хмари. Джерело: Pixabay.com

Хмарні хмари відбивають сонячне світло і вловлюють тепло, яке Земля випромінює назовні. Невідомо точно, чи чистий баланс циркових хмар охолоджує або потепліть планету.

Поява хмарних хмар свідчить про зміну погоди з низькими температурами та дощем протягом найближчих 24 годин.

Хімічний склад тропопаузи

Тропопауза являє собою зону різкої зміни між хімічним складом тропосфери та стратосферою. Він містить гази, що надходять з обох шарів.

У тропопаузі знаходяться гази з тропосфери, такі як водяна пара та оксид вуглецю (СО). Є також озон (O ₃ ), газ, який надходить із стратосфери.

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

Як вивчається тропопауза?

Для вивчення тропопаузи необхідно брати зразки його газової суміші. Цей відбір проб на висотах до 18 км над земною поверхнею представляє багато труднощів.

Тільки кілька літаків можуть досягти цих висот. NASA має три дуже складні літаки, оснащені спеціальним обладнанням для проведення цих досліджень. Це літаки ER-2, DC-8 та WB-57.

Ці три літальні апарати, поєднані з підтримкою інфраструктури із супутниками та радарами, обладнанням для виявлення in situ та дистанційного виявлення, виконують так звану місію TC4 за її абревіатурою англійською мовою: Тропічний склад, Хмари та кліматичний зв'язок.

Особливості

Тропопауза виконує важливі функції при транспортуванні водяної пари з тропосфери в стратосферу. Він також функціонує як зона для змішування газів тропосферного походження (водяна пара, чадний газ) з газами з стратосфери (озон).

Нещодавно тропопауза вивчається як показник глобального потепління планети та явищ, що визначають загальну хімію атмосфери.

Список літератури

1. Ньютон, Р., Вуган, Г., Хінца, Е. та ін. (2018) Спостереження за бідним озоном повітрям у шарі тропічного пазухи. Атмосферна хімія та фізика. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. and Bosart, LF (2017). Зв'язки між Великим арктичним циклоном серпня 2012 року та Полярними вихорами Тропопаузи. Американський геофізичний союз, Пасійна зустріч 2017, реферат # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Зондування найменшої субтропічної стратосфери та верхнього тропісферу тропіки та шару тропопаузи для неорганічного брому. Атмосферна хімія та фізика. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. і Сінгх. НВ (2017). Експеримент з тропічної тропічної паузи в НАСА НАСА: вимірювання висотних літальних апаратів у тропічному Західному Тихому океані. AMS 100. Журнали онлайн. БАМС. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV та ін. (2018). Гетерогенна нуклеація льоду в шарі тропічної тропопаузи. Журнал географічних досліджень: Атмосфера. 123 (21): 12,210-12,227.