TROPOPAUZĂ: CARACTERISTICI, COMPOZIȚIE CHIMICĂ ȘI FUNCȚII - MEDIU INCONJURATOR - 2025

Tropopauză este o zonă de tranziție intermediară între două straturi ale atmosferei Pământului. Este situat între stratul inferior al atmosferei, numit troposferă și stratul de deasupra acesteia, stratosfera.

Atmosfera Pământului a fost împărțită în mai multe straturi. Aceste straturi se numesc „sfere”, iar zonele de tranziție dintre straturi se numesc „pauze”. Conform compoziției sale chimice și a variației de temperatură, straturile atmosferei sunt troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera și exosfera.

Figura 1. Straturile și zonele de tranziție ale atmosferei Pământului. Sursa: Josell7 Troposfera se extinde de la suprafața Pământului până la 10 km înălțime. Stratosfera variază între 10 km și 50 km înălțime. Mezosfera variază de la 50 km la 80 km înălțime. Termosfera de la 80 km la 500 km, iar exosfera de la 500 km la 10.000 km înălțime. Aceasta din urmă este limita cu spațiul interplanetar.

Caracteristicile tropopauzei

Tropopauză este o regiune cu caracteristici foarte particulare care au motivat recent studiul său științific mai detaliat. Fiind zona de tranziție a proprietăților între troposferă și stratosferă, este oportun să se indice pe scurt caracteristicile acestor două straturi.

Troposfera este stratul activ în care apar fenomenele meteorologice care au originea climatului, cum ar fi vânturile, ploile, furtunile electrice și uraganele. Temperatura din acest strat scade odată cu altitudinea.

În stratosferă, temperatura crește cu altitudinea datorită efectului reacțiilor chimice care degajă căldură (exotermică). Ozonul este implicat în primul rând, absorbind radiațiile ultraviolete (UV) de mare energie de la soare.

Tropopauză este granița dintre aceste două straturi gazoase care au proprietăți foarte diferite de temperatură, compoziție chimică și dinamică generală. Caracteristicile tropopauzei sunt prezentate succint mai jos.

Înălţime

Înălțimea la care se află tropopauză deasupra suprafeței Pământului este variabilă. Se schimbă cu latitudinea, cu anotimpul și cu timpul zilei.

Tropopauză este localizată la o înălțime medie de 7-10 km în regiunile polilor Pământului și între 16 și 18 km înălțime în zonele tropice, în jurul ecuatorului.

În acest fel, tropopauză polară este mai caldă și este mai aproape de suprafața pământului, în timp ce tropopauză ecuatorială-tropicală este mai rece și este mai mare.

La ecuator, razele Soarelui lovesc perpendicular suprafața Pământului, provocând o încălzire mare a suprafeței. Această căldură de la suprafața pământului este absorbită de aerul troposferei, care se extinde în această zonă ecuatorială-tropicală și crește distanța până la tropopauză.

Prin diferite studii științifice s-a stabilit că în ultimii ani înălțimea globală a tropopauzei a crescut. Se crede că această creștere se poate datora creșterii gazelor cu efect de seră (GES), scăderii stratului de ozon din stratosferă și răcirii acestui strat.

Modificările în înălțimea tropopauzei sunt dovezi ale încălzirii troposferei, numită încălzire globală.

Tropopauză ca zonă de calm

Tropopauză constituie o zonă de calm relativ, întrucât fenomenele meteorologice care generează climatul apar sub această zonă, în troposferă. Cu toate acestea, studiile recente raportează că tropopauză prezintă o dinamică particulară.

Temperatura

În zona tropopauzei, temperatura rămâne constantă, nu scade cu înălțimea (ca în troposferă) și nici nu crește odată cu înălțimea (ca în stratosferă). Temperatura tropopauzei este de aproximativ -55 ^° C.

Zona de discontinuitate

Tropopauză nu este o zonă continuă; există pauze în această regiune în zonele latitudinilor tropicale și ale latitudinilor medii ale emisferelor nordice și sudice ale Pământului.

Zona de depozitare a umidității și transport

Tropopauză acționează ca un mare rezervor pentru umiditate în troposferă și are funcția de a transporta vaporii de apă în stratosferă.

Formarea norilor cirrus

Tropopauză este regiunea în care se formează nori asemănătoare cu cirrus, un tip de nori albi, înalți, alcătuiți din cristale de gheață. Au formă sub formă de filamente în benzi înguste, fine, asemănătoare cu buclele părului.

Figura 2. Nori cirrus. Sursa: Pixabay.com

Norii de cerc reflectă lumina soarelui și captează căldura pe care Pământul o emite spre exterior. Nu se știe cu exactitate dacă soldul net al norilor de cirrus este răcirea sau încălzirea planetei.

Apariția norilor cirrus indică o schimbare a vremii cu temperaturi scăzute și ploi în următoarele 24 de ore.

Compoziția chimică a tropopauzei

Tropopauză reprezintă o zonă de schimbare bruscă între compoziția chimică a troposferei și cea a stratosferei. Conține gaze care provin din ambele straturi.

În tropopauză sunt gaze din troposferă, cum ar fi vaporii de apă și monoxidul de carbon (CO). Există și ozon (O ₃ ), un gaz care provine din stratosferă.

Reacții chimice foarte interesante apar în tropopauză. Oamenii de știință încearcă să studieze aceste schimbări chimice pentru a obține o explicație mai completă a fenomenului încălzirii globale.

Cum se studiază tropopauză?

Pentru a studia tropopauză, trebuie prelevate probe din amestecul său de gaze. Această eșantionare la altitudini de până la 18 km deasupra suprafeței pământului prezintă multe dificultăți.

Doar câteva aeronave pot atinge aceste înălțimi. NASA are trei aeronave foarte sofisticate dotate cu echipamente speciale pentru a efectua aceste studii. Este vorba despre aeronavele ER-2, DC-8 și WB-57.

Aceste trei aeronave, însoțite de o infrastructură de suport cu sateliți și radare, echipamente de detectare și detecție in situ, îndeplinesc așa-numita misiune TC4 pentru acronimul său în engleză: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Caracteristici

Tropopauză are funcții importante în transportul vaporilor de apă de la troposferă la stratosferă. De asemenea, funcționează ca zonă pentru amestecarea gazelor de origine troposferică (vapori de apă, monoxid de carbon) cu gaze din stratosferă (ozon).

Tropopauză este studiată recent ca un indicator al încălzirii globale a planetei și a fenomenelor care determină chimia atmosferică generală.

Referințe

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. și colab. (2018) Observații ale aerului sărac cu ozon în stratul tropical de tropopauză. Chimie și fizică atmosferică. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. și Bosart, LF (2017). Legături între Marele Cyclon Arctic din august 2012 și Tropopauza Vorticile Polare. American Geophysical Union, Fall Meeting 2017, abstract # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Probarea stratosferei inferioare subtropicale și a troposferei superioare și a stratului de tropopauză pentru brom anorganic. Chimie și fizică atmosferică. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. și Singh. HB (2017). Experimentul Tropopausei Aeropurtate de NASA: Măsurători de aeronave de mare altitudine în Pacificul de Vest Tropical. AMS 100. Jurnale online. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV și toate. (2018). Nuclearea heterogenă a gheții în stratul Tropopauzei tropicale. Journal of Geographic Research: Atmosferă. 123 (21): 12,210-12,227.