ТРОПОПАУЗА: ХАРАКТЕРИСТИКА, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ФУНКЦИИ - ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - 2026

Тропопауза является промежуточной переходной зоной между двумя слоями земной атмосферы. Он расположен между нижним слоем атмосферы, называемым тропосферой, и слоем над ним, стратосферой.

Атмосфера Земли разделена на несколько слоев. Эти слои называются «сферами», а зоны перехода между слоями - «паузами». По своему химическому составу и изменению температуры слои атмосферы представляют собой тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Рисунок 1. Слои и переходные зоны атмосферы Земли. Источник: Josell7 Тропосфера простирается от поверхности Земли до 10 км в высоту. Высота стратосферы колеблется от 10 км до 50 км. Высота мезосферы колеблется от 50 до 80 км. Термосфера от 80 км до 500 км, а экзосфера от 500 км до 10 000 км высотой. Последний предел с межпланетным пространством.

Характеристики тропопаузы

Тропопауза - это регион с очень специфическими характеристиками, которые в последнее время побудили его более детальное научное изучение. Являясь зоной перехода свойств между тропосферой и стратосферой, уместно кратко обозначить характеристики этих двух слоев.

Тропосфера - это активный слой, где происходят метеорологические явления, порождающие климат, такие как ветры, дожди, электрические бури и ураганы. Температура в этом слое понижается с высотой.

В стратосфере температура увеличивается с высотой из-за воздействия химических реакций, выделяющих тепло (экзотермические). В первую очередь участвует озон, поглощающий высокоэнергетическое ультрафиолетовое (УФ) излучение солнца.

Тропопауза - это граница между этими двумя газовыми слоями, которые имеют очень разные свойства температуры, химического состава и общей динамики. Характеристики тропопаузы кратко перечислены ниже.

Рост

Высота, на которой тропопауза располагается над поверхностью Земли, непостоянна. Он меняется в зависимости от широты, сезона и времени суток.

Тропопауза расположена на средней высоте от 7 до 10 км в районах полюсов Земли и от 16 до 18 км в районах тропиков вокруг экватора.

Таким образом, полярная тропопауза теплее и ближе к поверхности земли, а экваториально-тропическая тропопауза холоднее и выше.

На экваторе солнечные лучи падают на поверхность Земли перпендикулярно, вызывая сильный нагрев поверхности. Это тепло земной поверхности поглощается воздухом тропосферы, который расширяется в этой экваториально-тропической зоне и увеличивает расстояние до тропопаузы.

Благодаря различным научным исследованиям было установлено, что глобальная высота тропопаузы в последние годы увеличилась. Считается, что это увеличение могло быть связано с увеличением парниковых газов (ПГ), уменьшением озонового слоя стратосферы и охлаждением этого слоя.

Изменения высоты тропопаузы свидетельствуют о потеплении тропосферы, называемом глобальным потеплением.

Тропопауза как зона спокойствия

Тропопауза представляет собой зону относительного спокойствия, поскольку метеорологические явления, порождающие климат, происходят ниже этой зоны, в тропосфере. Однако недавние исследования сообщают, что тропопауза имеет особую динамику.

температура

В зоне тропопаузы температура остается постоянной, она не уменьшается с высотой (как в тропосфере) и не увеличивается с высотой (как в стратосфере). Температура тропопаузы около -55 ^° C.

Зона разрыва

Тропопауза - это не сплошная зона; в этом районе есть разрывы в областях тропических широт и средних широт северного и южного полушарий Земли.

Зона хранения и транспортировки влаги

Тропопауза действует как большой резервуар влаги в тропосфере и выполняет функцию переноса водяного пара в стратосферу.

Формирование перистых облаков

Тропопауза - это область, где образуются перистые облака, тип высоких белых облаков, состоящих из кристаллов льда. Они имеют форму нитей в узких тонких полосах, похожих на завитки волос.

Рисунок 2. Перистые облака. Источник: Pixabay.com

Перистые облака отражают солнечный свет и улавливают тепло, которое излучает Земля. Неизвестно, является ли чистый баланс перистых облаков охлаждением или нагреванием планеты.

Появление перистых облаков указывает на смену погоды с понижением температуры и дождем в течение следующих 24 часов.

Химический состав тропопаузы

Тропопауза представляет собой зону резкого изменения химического состава тропосферы и стратосферы. Он содержит газы, поступающие из обоих слоев.

В тропопаузе находятся газы из тропосферы, такие как водяной пар и окись углерода (CO). Есть также озон (O ₃ ), газ, который поступает из стратосферы.

В тропопаузе происходят очень интересные химические реакции. Ученые пытаются изучить эти химические изменения, чтобы получить более полное объяснение феномена глобального потепления.

Как изучается тропопауза?

Для исследования тропопаузы необходимо отобрать пробы ее газовой смеси. Этот отбор проб на высоте до 18 км над земной поверхностью представляет много трудностей.

Лишь немногие самолеты могут достичь таких высот. У НАСА есть три очень сложных самолета, оснащенных специальным оборудованием для проведения этих исследований. Это самолеты ER-2, DC-8 и WB-57.

Эти три самолета в сочетании с вспомогательной инфраструктурой со спутниками и радарами, оборудованием для обнаружения на месте и оборудованием дистанционного обнаружения выполняют так называемую миссию TC4 для его аббревиатуры на английском языке: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Характеристики

Тропопауза выполняет важные функции в транспортировке водяного пара из тропосферы в стратосферу. Он также функционирует как зона смешения газов тропосферного происхождения (водяной пар, окись углерода) с газами из стратосферы (озон).

В последнее время тропопауза изучается как индикатор глобального потепления на планете и явлений, определяющих общую химию атмосферы.

Ссылки

1. Ньютон, Р., Воган, Г., Хинца, Э. и др. (2018) Наблюдения за обедненным озоном воздухом в тропическом слое тропопаузы. Химия и физика атмосферы. 18: 5157-5171 DOI: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Бирнат, К., Кейзер, Д., Босарт, Л.Ф. (2017). Связь между Великим арктическим циклоном августа 2012 г. и полярными вихрями тропопаузы. Американский геофизический союз, осеннее собрание 2017 г., аннотация № A43D-2478.
3. Вернер, Б. (2017) Исследование самой нижней субтропической стратосферы и тропической верхней тропосферы и слоя тропопаузы на наличие неорганического брома. Химия и физика атмосферы. 17 (2): 1161-1186. DOI: 10.5194 / ACP-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. и Сингх. HB (2017). Эксперимент НАСА по воздушной тропической тропопаузе: высотные измерения с самолетов в тропической западной части Тихого океана. AMS 100. Журналы в сети. БАМС. DOI: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Дженсен, Э.Дж., Керхер, Б., Уэяма, Р., Пфистер, Л., Буй, Т.В. и др. (2018). Зарождение неоднородного льда в слое тропической тропопаузы. Журнал географических исследований: Атмосфера. 123 (21): 12,210-12,227.