TROPOPAUSE: KJENNETEGN, KJEMISK SAMMENSETNING OG FUNKSJONER - MILJØ - 2025

Den tropopause er en mellomliggende overgangssone mellom to lag av jordens atmosfære. Det ligger mellom det nedre laget av atmosfæren, kalt troposfæren, og laget over den, stratosfæren.

Jordens atmosfære har blitt delt inn i flere lag. Disse lagene kalles "sfærer", og overgangssonene mellom lagene kalles "pauser." I henhold til den kjemiske sammensetningen og temperaturvariasjonen er lagene i atmosfæren troposfæren, stratosfæren, mesosfæren, termosfæren og eksosfæren.

Figur 1. Lag og overgangssoner i jordas atmosfære. Kilde: Josell7 Troposfæren strekker seg fra jordoverflaten opp til 10 km i høyden. Stratosfæren varierer fra 10 km til 50 km i høyden. Mesosfæren varierer fra 50 km til 80 km i høyden. Termosfæren fra 80 km til 500 km, og eksosfæren fra 500 km til 10.000 km i høyden. Det siste er grensen for interplanetarisk rom.

Tropopauses egenskaper

Tropopausen er en region med helt spesielle egenskaper som nylig har motivert den vitenskapelige studien sin i mer detalj. Å være sone for overgangssone for egenskaper mellom troposfæren og stratosfæren, er det gunstig å kort indikere egenskapene til disse to lagene.

Troposfæren er det aktive laget der de meteorologiske fenomenene som har sitt opphav i klimaet forekommer, for eksempel vind, regn, elektrisk storm og orkaner. Temperaturen i dette laget synker med høyden.

I stratosfæren øker temperaturen med høyden på grunn av effekten av kjemiske reaksjoner som avgir varme (eksotermisk). Ozon er først og fremst involvert og absorberer høyenergi ultrafiolett (UV) stråling fra solen.

Tropopausen er grensen mellom disse to gassformige lagene som har veldig forskjellige egenskaper ved temperatur, kjemisk sammensetning og generell dynamikk. Egenskapene til tropopausen er kort oppført nedenfor.

Høyde

Høyden som tropopausen ligger over jordoverflaten er variabel. Det endres med breddegrad, med sesongen og med tiden på dagen.

Tropopausen ligger i en gjennomsnittlig høyde på 7 til 10 km i områdene av jordens poler, og mellom 16 til 18 km høy i områdene i tropene, rundt ekvator.

På denne måten er den polare tropopausen varmere og ligger nærmere jordoverflaten, mens den ekvatorial-tropiske tropopausen er kjøligere og er høyere.

Ved ekvator treffer solstrålene jordoverflaten vinkelrett, noe som forårsaker stor overflateoppvarming. Denne varmen fra jordoverflaten blir absorbert av luften i troposfæren, som utvides i denne ekvatorial-tropiske sonen og øker avstanden til tropopausen.

Gjennom forskjellige vitenskapelige studier er det blitt bestemt at den globale høyden på tropopausen har økt de siste årene. Det antas at denne økningen kan skyldes økningen i klimagasser (GHG), reduksjonen av ozonlaget i stratosfæren og avkjøling av dette laget.

Endringer i høyden på tropopausen er bevis på oppvarming av troposfæren, kalt global oppvarming.

Tropopausen som en sone med ro

Tropopausen utgjør en sone med relativ ro, siden de meteorologiske fenomenene som har sitt klima oppstår under denne sonen, i troposfæren. Nyere studier rapporterer imidlertid at tropopausen presenterer en bestemt dynamikk.

Temperatur

I tropopausesonen forblir temperaturen konstant, den synker ikke med høyden (som i troposfæren) og øker heller ikke med høyden (som i stratosfæren). Tropopausetemperaturen er omtrent -55 ^° C.

Diskontinuitetssone

Tropopausen er ikke en kontinuerlig sone; det er pauser i denne regionen i områdene med tropiske breddegrader og mellom breddegrader på jordas nordlige og sørlige halvkule.

Fuktlagring og transportområde

Tropopausen fungerer som et stort reservoar for fuktighet i troposfæren, og har som funksjon å transportere vanndamp inn i stratosfæren.

Dannelse av cirrusskyer

Tropopausen er regionen der det dannes cirruslignende skyer, en type høye, hvite skyer som består av iskrystaller. De er formet som filamenter i smale, fine bånd, ligner hårkrøller.

Figur 2. Cirrusskyer. Kilde: Pixabay.com

Cirrusskyer reflekterer sollys og fanger varmen som jorden avgir utover. Det er ikke kjent nøyaktig om nettobalansen til cirrusskyer avkjøler eller varmer planeten.

Utseendet til cirrusskyer indikerer en endring i været med lave temperaturer og regn i løpet av de neste 24 timene.

Kjemisk sammensetning av tropopausen

Tropopausen representerer en sone med brå forandringer mellom den kjemiske sammensetningen av troposfæren og den i stratosfæren. Den inneholder gasser som kommer fra begge lag.

I tropopausen er gasser fra troposfæren, for eksempel vanndamp og karbonmonoksid (CO). Det er også ozon (O ₃ ), en gass som kommer fra stratosfæren.

Meget interessante kjemiske reaksjoner forekommer i tropopausen. Forskere prøver å studere disse kjemiske endringene for å få en mer fullstendig forklaring på fenomenet global oppvarming.

Hvordan studeres tropopausen?

For å studere tropopausen må det tas prøver av dens gassblanding. Denne prøvetaking i høyder opp til 18 km over jordoverflaten gir mange vanskeligheter.

Bare noen få fly kan nå disse høydene. NASA har tre veldig sofistikerte fly utstyrt med spesialutstyr for å utføre disse studiene. Dette er ER-2, DC-8 og WB-57-flyene.

Disse tre flyene, kombinert med en støtteinfrastruktur med satellitter og radarer, deteksjonsutstyr på stedet og fjerndeteksjon, oppfyller det såkalte TC4-oppdraget for dets forkortelse på engelsk: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Egenskaper

Tropopausen har viktige funksjoner i transporten av vanndamp fra troposfæren til stratosfæren. Det fungerer også som en sone for å blande gasser av troposfærisk opprinnelse (vanndamp, karbonmonoksid) med gasser fra stratosfæren (ozon).

Tropopausen studeres nylig som en indikator på global oppvarming av planeten og av fenomener som bestemmer generell atmosfærisk kjemi.

referanser

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et al. (2018) Observasjoner av ozonfattig luft i det tropiske tropopauselaget. Atmosfærisk kjemi og fysikk. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. og Bosart, LF (2017). Koblinger mellom den store arktiske syklonen i august 2012 og Tropopause Polar Vortices. American Geophysical Union, Fall Meeting 2017, abstrakt # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Undersøkelse av den subtropiske laveste stratosfæren og den tropiske øvre troposfæren og tropopauselaget for uorganisk brom. Atmosfærisk kjemi og fysikk. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. og Singh. HB (2017). NASAs luftbårne tropiske tropopauseeksperiment: Målinger av høy høyde i det tropiske vestlige Stillehavet. AMS 100. Tidsskrifter på nett. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV et all. (2018). Heterogen iskjerneinnhold i det tropiske tropopauselaget. Journal of Geographical Research: Atmosphere. 123 (21): 12,210-12,227.