TROPOPAUZE: RAKSTUROJUMS, ĶĪMISKAIS SASTĀVS UN FUNKCIJAS - VIDE - 2025

Tropopause ir starpprodukts pārejas zona starp diviem slāņiem Zemes atmosfērā. Tas atrodas starp atmosfēras apakšējo slāni, ko sauc par troposfēru, un slāni virs tā, stratosfēru.

Zemes atmosfēra ir sadalīta vairākos slāņos. Šos slāņus sauc par "sfērām", un pārejas zonas starp slāņiem sauc par "pauzēm". Atbilstoši ķīmiskajam sastāvam un temperatūras izmaiņām atmosfēras slāņi ir troposfēra, stratosfēra, mezosfēra, termosfēra un eksosfēra.

1. attēls. Zemes atmosfēras slāņi un pārejas zonas. Avots: Josell7 Troposfēra sniedzas no Zemes virsmas līdz 10 km augstumam. Stratosfēra ir no 10 km līdz 50 km augstumā. Mezosfēras garums ir no 50 līdz 80 km. Termosfēra no 80 km līdz 500 km un eksosfēra no 500 km līdz 10 000 km augstumā. Pēdējais ir ierobežojums starpplanētu telpā.

Tropopauzes raksturojums

Tropopauze ir reģions ar ļoti īpašām iezīmēm, kas nesen ir sīkāk motivējis tā zinātnisko pētījumu. Tā kā ir īpašību pārejas zona starp troposfēru un stratosfēru, ir ieteicams īsi norādīt šo divu slāņu īpašības.

Troposfēra ir aktīvais slānis, kurā notiek meteoroloģiskās parādības, kuru izcelsme ir klimats, piemēram, vēji, lietus, elektriskās vētras un viesuļvētras. Temperatūra šajā slānī samazinās līdz ar augstumu.

Stratosfērā temperatūra paaugstinās līdz ar augstumu, ko izraisa ķīmiskās reakcijas, kas izdala siltumu (eksotermiska). Galvenokārt ir iesaistīts ozons, kas no saules absorbē augstas enerģijas ultravioleto (UV) starojumu.

Tropopauze ir robeža starp šiem diviem gāzveida slāņiem, kuriem ir ļoti atšķirīgas temperatūras, ķīmiskā sastāva un vispārējās dinamikas īpašības. Turpmāk īsi uzskaitītas tropopauzes īpašības.

Augstums

Augstums, kādā tropopauze atrodas virs Zemes virsmas, ir mainīgs. Tas mainās ar platumu, ar sezonu un ar diennakts laiku.

Tropopauze atrodas vidēji 7 līdz 10 km augstumā Zemes polu reģionos un no 16 līdz 18 km augstumā tropu apgabalos ap ekvatoru.

Tādā veidā polārā tropopause ir siltāka un atrodas tuvāk zemes virsmai, savukārt ekvatoriālajā-tropiskajā tropopauzē ir vēsāks un augstāks.

Pie ekvatora Saules stari sit perpendikulāri Zemes virsmai, izraisot lielu virsmas sildīšanu. Šo siltumu no zemes virsmas absorbē troposfēras gaiss, kas izplešas šajā ekvatoriālajā-tropiskajā zonā un palielina attālumu līdz tropopauzei.

Ar dažādu zinātnisku pētījumu palīdzību tika noteikts, ka pēdējos gados ir palielinājies tropopauzes augstums pasaulē. Tiek uzskatīts, ka šo pieaugumu varētu izraisīt siltumnīcefekta gāzu (SEG) palielināšanās, stratosfēras ozona slāņa samazināšanās un šī slāņa atdzišana.

Tropopauzes augstuma izmaiņas liecina par troposfēras sasilšanu, ko sauc par globālo sasilšanu.

Tropopauze kā miera zona

Tropopauze veido relatīvi mierīgu zonu, jo meteoroloģiskās parādības, kuru cēlonis ir klimats, notiek zem šīs zonas, troposfērā. Tomēr jaunākie pētījumi ziņo, ka tropopause raksturo īpašu dinamiku.

Temperatūra

Tropopauzes zonā temperatūra saglabājas nemainīga, tā nemainās līdz ar augstumu (kā troposfērā), kā arī nepalielinās līdz ar augstumu (kā stratosfērā). Tropopauzes temperatūra ir aptuveni -55 ^° C.

Nepārtrauktības zona

Tropopauze nav nepārtraukta zona; šajā reģionā ir pārtraukumi Zemes ziemeļu un dienvidu puslodes tropisko platumu un vidēja platuma grādos.

Mitruma uzglabāšanas un pārvadāšanas zona

Tropopauze darbojas kā liels mitruma rezervuārs troposfērā, un tās funkcija ir transportēt ūdens tvaikus stratosfērā.

Cirpu mākoņu veidošanās

Tropopauze ir reģions, kur veidojas cirpiem līdzīgi mākoņi - tāda veida gari, balti mākoņi, ko veido ledus kristāli. Tie ir veidoti kā pavedieni šaurās, smalkās joslās, līdzīgi kā matu cirtas.

2. attēls. Cirrus mākoņi. Avots: Pixabay.com

Cirrus mākoņi atspoguļo saules gaismu un notver siltumu, ko Zeme izstaro uz āru. Nav precīzi zināms, vai cirkšņu mākoņu neto bilance planētas atdzišanas vai sasilšanas dēļ.

Cirpu mākoņu parādīšanās norāda uz laika apstākļu maiņu ar zemu temperatūru un lietus nākamo 24 stundu laikā.

Tropopauzes ķīmiskais sastāvs

Tropopauze ir pēkšņu izmaiņu zona starp troposfēras un stratosfēras ķīmisko sastāvu. Tas satur gāzes, kas nāk no abiem slāņiem.

Tropopauzē ir troposfēras gāzes, piemēram, ūdens tvaiki un oglekļa monoksīds (CO). Ir arī ozons (O ₃ ), gāze, kas nāk no stratosfēras.

Ļoti interesantas ķīmiskās reakcijas notiek tropopauzē. Zinātnieki mēģina izpētīt šīs ķīmiskās izmaiņas, lai iegūtu pilnīgāku skaidrojumu par globālās sasilšanas fenomenu.

Kā tiek pētīta tropopause?

Lai izpētītu tropopauzi, jāņem tā gāzu maisījuma paraugi. Šī paraugu ņemšana augstumā līdz 18 km virs zemes virsmas rada daudz grūtību.

Tikai daži lidaparāti var sasniegt šos augstumus. NASA ir trīs ļoti sarežģīti gaisa kuģi, kas aprīkoti ar speciālu aprīkojumu šo pētījumu veikšanai. Tās ir lidmašīnas ER-2, DC-8 un WB-57.

Šie trīs lidaparāti kopā ar atbalsta infrastruktūru ar satelītiem un radariem, detektoriem uz vietas un tālvadības noteikšanai izpilda tā saukto TC4 misiju tā saīsinājumam angļu valodā: Tropical Composition, Clouds un Climate Coupling Experiment.

Iespējas

Tropopauzei ir svarīgas funkcijas ūdens tvaiku transportēšanā no troposfēras uz stratosfēru. Tas darbojas arī kā troposfēras izcelsmes gāzu (ūdens tvaiku, oglekļa monoksīda) sajaukšanas zona ar gāzēm no stratosfēras (ozons).

Tropopauze nesen tiek pētīta kā planētas globālās sasilšanas un parādību, kas nosaka vispārējo atmosfēras ķīmiju, indikators.

Atsauces

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et al. (2018) Ozona sliktā gaisa novērojumi tropiskās tropopauzes slānī. Atmosfēras ķīmija un fizika. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. un Bosart, LF (2017). Saiknes starp 2012. gada augusta Lielo Arktikas ciklonu un Tropopause polāro virpuļiem. Amerikas Ģeofiziskās savienības 2017. gada rudens sanāksme, abstrakts # A43D-2478.
3. Verners, B. (2017) Subtropiskā zemākā stratosfēras un tropiskās augšējās troposfēras un tropopauzes slāņa zonde neorganiskajam bromam. Atmosfēras ķīmija un fizika. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. un Singh. HB (2017). NASA tropiskās tropopauzes eksperiments gaisā: Gaisa kuģa augstuma mērījumi tropiskajā Klusā okeāna rietumu daļā. AMS 100. Žurnāli tiešsaistē. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV et all. (2018). Heterogēna ledus kodolīšana tropiskā tropopauzes slānī. Ģeogrāfisko pētījumu žurnāls: Atmosfēra. 123 (21): 12,210-12,227.