TROPOPAUZA: KARAKTERISTIKE, KEMIJSKI SASTAV I FUNKCIJE - OKOLIŠ - 2026

Tropopauza je intermedijer prijelazna zona između dva sloja zemljine atmosfere. Nalazi se između donjeg sloja atmosfere, koji se naziva troposfera, i sloja iznad njega, stratosfere.

Atmosfera Zemlje podijeljena je u nekoliko slojeva. Ti se slojevi nazivaju "sferama", a prijelazne zone između slojeva nazivaju se "stanke". Prema svom kemijskom sastavu i temperaturnim promjenama slojevi atmosfere su troposfera, stratosfera, mezofera, termosfera i egzosfera.

Slika 1. Slojevi i prijelazne zone Zemljine atmosfere. Izvor: Josell7 Troposfera se proteže od površine Zemlje do visine od 10 km. Stratosfera se kreće u visini od 10 km do 50 km. Mezosfera se kreće od 50 km do 80 km visine. Termosfera od 80 km do 500 km, a egzosfera od 500 km do 10.000 km visine. Potonji je granica međuplanetarnog prostora.

Karakteristike tropopauze

Tropopauza je regija s vrlo posebnim osobinama koje su nedavno detaljnije motivirale njezino znanstveno proučavanje. Budući da je zona prijelaza svojstava između troposfere i stratosfere, prikladno je ukratko naznačiti karakteristike ova dva sloja.

Troposfera je aktivni sloj u kojem se događaju meteorološki fenomeni koji uzrokuju klimu, poput vjetrova, pljuskova, električnih oluja i uragana. Temperatura u ovom sloju opada s nadmorskom visinom.

U stratosferi se temperatura povećava s nadmorskom visinom zbog djelovanja kemijskih reakcija koje odašilju toplinu (egzotermno). Prvenstveno je uključen ozon, koji apsorbira visokoenergetsko ultraljubičasto (UV) zračenje iz sunca.

Tropopauza je granica između ova dva plinovita sloja koja imaju vrlo različita svojstva temperature, kemijskog sastava i opće dinamike. U nastavku su ukratko opisane karakteristike tropopauze.

Visina

Visina na kojoj se tropopauza nalazi iznad Zemljine površine je promjenjiva. Mijenja se sa zemljopisnom širinom, s godišnjim dobom i s vremenom dana.

Tropopauza je smještena na prosječnoj visini od 7 do 10 km u područjima zemaljskih polova, a visoka između 16 do 18 km u područjima tropa, oko ekvatora.

Na ovaj je način polarna tropopauza toplija i bliža se zemljinoj površini, dok je ekvatorijalno-tropska tropopauza hladnija i veća.

Na ekvatoru Sunčeve zrake udaraju o Zemljinu površinu okomito, izazivajući veliko zagrijavanje površine. Tu toplinu sa zemljine površine apsorbira zrak troposfere, koja se širi u ovoj ekvatorijalno-tropskoj zoni i povećava udaljenost do tropopauze.

Kroz različite znanstvene studije utvrđeno je da se globalna visina tropopauze povećala posljednjih godina. Vjeruje se da bi to povećanje moglo biti posljedica povećanja stakleničkih plinova (GHG), smanjenja ozonskog omotača u stratosferi i hlađenja ovog sloja.

Promjene u visini tropopauze dokaz su zagrijavanja troposfere, nazvanog globalno zagrijavanje.

Tropopauza kao zona smirivanja

Tropopauza predstavlja zonu relativne smirenosti, budući da se meteorološke pojave koje potiču iz podneblja događaju ispod ove zone, u troposferi. No nedavna istraživanja pokazuju da tropopauza predstavlja određenu dinamiku.

Temperatura

U zoni tropopauze temperatura ostaje konstantna, ne smanjuje se s visinom (kao u troposferi) niti se povećava s visinom (kao u stratosferi). Temperatura tropopauze iznosi oko -55 ^° C.

Zona diskontinuiteta

Tropopauza nije kontinuirana zona; postoje prekidi u ovoj regiji u zonama tropske širine i srednje širine Zemljine sjeverne i južne polutke.

Područje skladištenja i transporta vlage

Tropopauza djeluje kao veliki rezervoar vlage u troposferi, a ima funkciju transporta vodene pare u stratosferu.

Formiranje oblaka cirusa

Tropopauza je regija u kojoj se formiraju oblaci poput cirusa, vrsta visokih, bijelih oblaka sačinjenih od ledenih kristala. Oni su u obliku vlakana u uskim, finim zavojima, sličnim kovrčama kose.

Slika 2. Oblaci cirusa. Izvor: Pixabay.com

Cirrusni oblaci odražavaju sunčevu svjetlost i hvataju toplinu koju Zemlja emitira prema van. Nije točno poznato je li neto ravnoteža cirrusnih oblaka hlađenje ili zagrijavanje planeta.

Pojava cirrusnih oblaka ukazuje na promjenu vremena s niskim temperaturama i kišom u naredna 24 sata.

Kemijski sastav tropopauze

Tropopauza predstavlja zonu nagle promjene između kemijskog sastava troposfere i sastava stratosfere. Sadrži plinove koji dolaze iz oba sloja.

U tropopauzi se nalaze plinovi iz troposfere, poput vodene pare i ugljičnog monoksida (CO). Tu je i ozon (O ₃), plin koji dolazi iz stratosfere.

U tropopauzi se događaju vrlo zanimljive kemijske reakcije. Znanstvenici pokušavaju proučiti ove kemijske promjene kako bi dobili cjelovitije objašnjenje fenomena globalnog zagrijavanja.

Kako se proučava tropopauza?

Za proučavanje tropopauze potrebno je uzeti uzorke njegove plinske smjese. Ovo uzorkovanje na visinama do 18 km iznad zemljine površine predstavlja brojne poteškoće.

Samo nekoliko letjelica može doseći ove visine. NASA ima tri vrlo sofisticirane letjelice opremljene posebnom opremom za provođenje ovih studija. Riječ je o zrakoplovima ER-2, DC-8 i WB-57.

Ova tri zrakoplova, zajedno s potpornom infrastrukturom sa satelitima i radarima, opremom za otkrivanje na licu mjesta i daljinskim otkrivanjem, ispunjavaju takozvanu misiju TC4 zbog kratice na engleskom: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Značajke

Tropopauza ima važne funkcije u transportu vodene pare iz troposfere u stratosferu. Također djeluje kao zona za miješanje plinova troposferskog podrijetla (vodena para, ugljični monoksid) s plinovima iz stratosfere (ozon).

Tropopauza se nedavno proučava kao pokazatelj globalnog zagrijavanja planeta i pojava koje određuju opću atmosfersku kemiju.

Reference

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. i sur. (2018.) Promatranja zraka lošeg ozona u tropskom sloju tropopauze. Atmosferska kemija i fizika. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. i Bosart, LF (2017). Veze između Velikog arktičkog ciklona iz kolovoza 2012. i polarnih vrtloga Tropopauze. Američka geofizička unija, Fall Meeting 2017, sažetak # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Sondiranje subtropske donje stratosfere i tropskog gornjeg troposfera i tropopauznog sloja za anorganski brom. Atmosferska kemija i fizika. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. i Singh. HB (2017). NASA-in eksperiment tropske tropopauze u zraku: Mjerenja zrakoplova visoke visine u tropskom zapadnom Tihom oceanu. AMS 100. Časopisi na mreži. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV i svi. (2018.). Heterogena nukleacija leda u sloju tropske tropopauze. Časopis za geografska istraživanja: Atmosfera. 123 (21): 12,210-12,227.