TROPOPAUZA: VLASTNOSTI, CHEMICKÉ ZLOŽENIE A FUNKCIE - PROSTREDIE - 2026

Tropopauza je stredná prechodová zóna medzi dvoma vrstvami zemskej atmosféry. Nachádza sa medzi spodnou vrstvou atmosféry, nazývanou troposféra, a vrstvou nad ňou, stratosférou.

Atmosféra Zeme bola rozdelená do niekoľkých vrstiev. Tieto vrstvy sa nazývajú gule a prechodové zóny medzi vrstvami sa nazývajú pauzy. Vrstvami atmosféry sú podľa svojho chemického zloženia a kolísania teploty troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra a exosféra.

Obrázok 1. Vrstvy a prechodové zóny zemskej atmosféry. Zdroj: Josell7 Troposféra siaha od povrchu Zeme až do výšky 10 km. Stratosféra sa pohybuje od 10 km do 50 km na výšku. Medzosféra sa pohybuje od 50 km do 80 km. Termosféra od 80 km do 500 km a exosféra od 500 km do 10 000 km na výšku. Posledný menovaný je limit s medziplanetárnym priestorom.

Charakteristika tropopauzy

Tropopauza je región s veľmi osobitnými vlastnosťami, ktorý nedávno podrobnejšie motivoval svoje vedecké štúdium. Ako zóna prechodu vlastností medzi troposférou a stratosférou je vhodné stručne uviesť charakteristiky týchto dvoch vrstiev.

Troposféra je aktívna vrstva, v ktorej sa vyskytujú meteorologické javy, ktoré spôsobujú klímu, ako sú vietor, dážď, elektrické búrky a hurikány. Teplota v tejto vrstve klesá s nadmorskou výškou.

V stratosfére sa teplota zvyšuje s nadmorskou výškou v dôsledku chemických reakcií, ktoré uvoľňujú teplo (exotermické). Ide predovšetkým o ozón, ktorý absorbuje vysokoenergetické ultrafialové (UV) žiarenie zo slnka.

Tropopauza je hranica medzi týmito dvoma plynnými vrstvami, ktoré majú veľmi odlišné vlastnosti teploty, chemického zloženia a všeobecnej dynamiky. Charakteristiky tropopauzy sú stručne uvedené nižšie.

výška

Výška, v ktorej je tropopauza umiestnená nad zemským povrchom, je variabilná. Mení sa podľa zemepisnej šírky, ročného obdobia a denného času.

Tropopauza sa nachádza v priemerných výškach od 7 do 10 km v oblastiach zemských pólov a okolo 16 až 18 km v oblastiach trópov okolo rovníka.

Týmto spôsobom je polárna tropopauza teplejšia a je bližšie k zemskému povrchu, zatiaľ čo rovníkovo-tropická tropopauza je chladnejšia a vyššia.

Na rovníku dopadajú slnečné lúče kolmo na zemský povrch, čo spôsobuje veľké zahrievanie povrchu. Toto teplo zo zemského povrchu je absorbované vzduchom troposféry, ktorá sa rozširuje v tejto rovníkovo-tropickej zóne a zvyšuje vzdialenosť k tropopauze.

Prostredníctvom rôznych vedeckých štúdií sa zistilo, že globálna výška tropopauzy sa v posledných rokoch zvýšila. Predpokladá sa, že toto zvýšenie by mohlo byť spôsobené zvýšením skleníkových plynov (GHG), poklesom ozónovej vrstvy stratosféry a ochladením tejto vrstvy.

Zmeny výšky tropopauzy sú dôkazom otepľovania troposféry nazývanej globálne otepľovanie.

Tropopauza ako zóna pokoja

Tropopauza predstavuje zónu relatívneho pokoja, pretože v troposfére sa pod touto zónou vyskytujú meteorologické javy, ktoré spôsobujú podnebie. Nedávne štúdie však uvádzajú, že tropopauza predstavuje osobitnú dynamiku.

teplota

V zóne tropopauzy zostáva teplota konštantná, neklesá s výškou (ako v troposfére) ani sa nezvyšuje s výškou (ako v stratosfére). Teplota tropopauzy je asi -55 ^° C.

Zóna diskontinuity

Tropopauza nie je súvislou zónou; v tejto oblasti sa vyskytujú zlomy v tropických zemepisných šírkach a stredných zemepisných šírkach severnej a južnej pologule Zeme.

Priestor na skladovanie a prepravu vlhkosti

Tropopauza pôsobí ako veľký rezervoár vlhkosti v troposfére a má funkciu transportu vodnej pary do stratosféry.

Tvorba cirrusových mrakov

Tropopauza je oblasťou, v ktorej sa tvoria cirrusovité oblaky, druh vysokých bielych oblakov tvorených ľadovými kryštálmi. Sú tvarované ako vlákna v úzkych, jemných pásoch, podobné vlasovým kadere.

Obrázok 2. Cirrusové oblaky. Zdroj: Pixabay.com

Cirrusové oblaky odrážajú slnečné svetlo a zachytávajú teplo, ktoré Zem emituje von. Nie je presne známe, či čistý zostatok cirrusových mrakov ochladzuje alebo ohrieva planétu.

Výskyt cirrusových oblakov naznačuje zmenu počasia s nízkymi teplotami a dažďom v priebehu nasledujúcich 24 hodín.

Chemické zloženie tropopauzy

Tropopauza predstavuje zónu náhlych zmien medzi chemickým zložením troposféry a stratosférou. Obsahuje plyny, ktoré pochádzajú z oboch vrstiev.

V tropopauze sú plyny z troposféry, ako napríklad vodná para a oxid uhoľnatý (CO). Existuje tiež ozón (O ₃ ), plyn, ktorý pochádza zo stratosféry.

V tropopauze sa vyskytujú veľmi zaujímavé chemické reakcie. Vedci sa snažia tieto chemické zmeny študovať, aby získali podrobnejšie vysvetlenie javu globálneho otepľovania.

Ako sa skúma tropopauza?

Na štúdium tropopauzy sa musia odobrať vzorky zmesi plynov. Tento odber vzoriek vo výškach do 18 km nad zemským povrchom predstavuje veľa problémov.

Iba niekoľko lietadiel môže dosiahnuť tieto výšky. NASA má na vykonanie týchto štúdií tri veľmi sofistikované lietadlá vybavené špeciálnym vybavením. Jedná sa o lietadlá ER-2, DC-8 a WB-57.

Tieto tri lietadlá spojené s podpornou infraštruktúrou so satelitmi a radarmi, zariadeniami na detekciu in situ a diaľkovú detekciu, plnia pre svoju skratku takzvanú misiu TC4 v angličtine: experiment tropického zloženia, oblakov a klimatických zmien.

Vlastnosti

Tropopauza má dôležité funkcie pri transporte vodnej pary z troposféry do stratosféry. Funguje tiež ako zóna na zmiešavanie plynov troposférického pôvodu (vodná para, oxid uhoľnatý) s plynmi zo stratosféry (ozón).

Tropopauza sa v súčasnosti skúma ako indikátor globálneho otepľovania planéty a javov, ktoré určujú všeobecnú chémiu atmosféry.

Referencie

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. a kol. (2018) Pozorovanie ovzdušia chudobného na ozón vo vrstve tropickej tropopauzy. Atmosférická chémia a fyzika. 18: 5157-5171 doi: 10,5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. a Bosart, LF (2017). Prepojenia medzi veľkým arktickým cyklónom z augusta 2012 a polárnymi vírmi Tropopause. Americká geofyzikálna únia, jeseň 2017, abstrakt # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Skúmanie subtropickej najnižšej stratosféry a vrstvy tropického horného troposféru a tropopauzy pre anorganický bróm. Atmosférická chémia a fyzika. 17 (2): 1161-1186. doi: 10,5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordánsko, DE, Bui, TV, Ueyama, R. a Singh. HB (2017). Experiment NASA Air Tropne Tropical Tropopause: Merania lietadiel vo vysokých nadmorských výškach v tropickom západnom Pacifiku. AMS 100. Časopisy online. Bamse. doi: 10,1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV a ďalšie. (2018). Heterogénna tvorba ľadu v vrstve tropickej tropopauzy. Journal of Geographical Research: Atmosphere. 123 (21): 12 210 - 12 227.