Tropopauza - Tropopause
Tropopauzy jest granica atmosferyczny, który rozgranicza w troposferze ze stratosfery ; które są dwiema z pięciu warstw atmosfery Ziemi . Tropauza jest termodynamiczną warstwą warstwową, która wyznacza koniec troposfery i leży około 17 kilometrów (11 mil) nad regionami równikowymi i około 9 kilometrów (5,6 mil) nad regionami polarnymi .
Definicja
Wznosząca się z powierzchni planety Ziemia tropopauza to poziom atmosfery, w którym wraz ze wzrostem wysokości powietrze przestaje się ochładzać i staje się suche, pozbawione pary wodnej. Tropauza to granica, która oddziela troposferę od stratosfery i jest częścią atmosfery, w której następuje nagła zmiana tempa zmian środowiskowych (ELR), z dodatniego tempa w troposferze do ujemnego tempa w stratosferze. ELR wskazuje najniższy poziom, przy którym wskaźnik rezygnacji zmniejsza się do 2°C/km lub mniej, pod warunkiem, że średni wskaźnik rezygnacji, między tym poziomem a wszystkimi innymi wyższymi poziomami w promieniu 2,0 km, nie przekracza 2°C/km. Jako taka, tropopauza jest powierzchnią nieciągłości pierwszego rzędu , w której temperatura w funkcji wysokości zmienia się w sposób ciągły w atmosferze, podczas gdy gradient temperatury ma przerwę.
Lokalizacja
Troposfera to najniższa warstwa atmosfery ziemskiej; znajduje się tuż nad planetarną warstwą graniczną i jest warstwą, w której zachodzi większość zjawisk pogodowych . Troposfera zawiera warstwę graniczną , a jej wysokość waha się od średnio 9 km (5,6 mil; 30 000 stóp) na biegunach do 17 km (11 mil; 56 000 stóp) na równiku . W przypadku braku inwersji i nieuwzględnienia wilgoci , tempo zmian temperatury dla tej warstwy wynosi średnio 6,5°C na kilometr, zgodnie z US Standard Atmosphere . Pomiar zarówno szybkości zaniku troposferycznego, jak i stratosferycznego pomaga określić lokalizację tropopauzy, ponieważ temperatura wzrasta wraz z wysokością stratosfery, a zatem współczynnik zanikania staje się ujemny. Lokalizacja tropopauzy pokrywa się z najniższym punktem, w którym wskaźnik wygaśnięcia spada poniżej określonego progu.
Ponieważ tropopauza reaguje na średnią temperaturę całej warstwy leżącej pod nią, osiąga szczytowe poziomy nad równikiem i osiąga minimalne wysokości nad biegunami. Z tego powodu najchłodniejsza warstwa atmosfery znajduje się około 17 km nad równikiem. Ze względu na różnice w wysokości początkowej, ekstrema tropopauzy określane są jako tropopauza równikowa i tropopauza polarna.
Biorąc pod uwagę, że wskaźnik porzuceń nie jest wartością konserwatywną, gdy rozważa się tropopauzę w badaniach wymiany stratosfera-troposfera, istnieje alternatywna definicja zwana dynamiczną tropopauzą . Powstaje ona za pomocą wirowości potencjalnej , którą definiuje się jako iloczyn gęstości izentropowej , czyli gęstości powstałej w wyniku zastosowania temperatury potencjalnej jako współrzędnej pionowej i wirowości bezwzględnej , ponieważ wielkość ta osiąga zupełnie inne wartości dla troposfera i stratosfera. Zamiast stosowania pionowego gradientu temperatury jako zmiennej definiującej, dynamiczną powierzchnię tropopauzy wyraża się w potencjalnych jednostkach wirowości (PVU, 1 PVU = 10 -6 K m 2 kg -1 s -1 ). Biorąc pod uwagę, że wirowość bezwzględna jest dodatnia na półkuli północnej i ujemna na półkuli południowej , wartość progową należy przyjąć jako dodatnią na północ od równika i ujemną na południe od niego. Teoretycznie, aby w ten sposób zdefiniować globalną tropopauzę, dwie powierzchnie wynikające z progu dodatniego i ujemnego muszą być dopasowane w pobliżu równika przy użyciu innego rodzaju powierzchni, takiej jak powierzchnia o stałej potencjalnej temperaturze . Niemniej jednak dynamiczna tropopauza jest bezużyteczna na szerokościach równikowych, ponieważ izentropy są prawie pionowe. W przypadku tropopauzy pozazwrotnikowej na półkuli północnej WMO ustaliło wartość 1,6 PVU, ale tradycyjnie stosowano większe wartości w zakresie od 2 do 3,5 PVU.
Możliwe jest również określenie tropopauzy pod względem składu chemicznego. Na przykład dolna stratosfera ma znacznie wyższe stężenia ozonu niż górna troposfera, ale znacznie niższe stężenia pary wodnej , więc można zastosować odpowiednie wartości odcięcia.
Zjawiska
Tropauza nie jest „twardą” granicą. Energiczne słabe , na przykład, szczególnie pochodzenia tropikalnego, będzie przekroczenia w dolnej stratosferze i przechodzi krótki (godziny rzędu lub mniej), o niskiej częstotliwości pionowej drgań . Taka oscylacja powoduje powstanie atmosferycznej fali grawitacyjnej o niskiej częstotliwości, która może wpływać na prądy atmosferyczne i oceaniczne w regionie.
Większość samolotów komercyjnych lata w niższej stratosferze, tuż nad tropopauzą, podczas fazy przelotu ; w tym regionie zwykle nie występują chmury i znaczące perturbacje pogodowe.
Zobacz też
Bibliografia
Bibliografia
- Andrews, DG; Holton, JR; Leovy, CB (1987). R., Dmowska; Holton, JR (wyd.). Dynamika atmosfery środkowej . Prasa akademicka . P. 371. Numer ISBN 978-0-12-058576-2.
- Panczew, Stocho (1985) (1981). Meteorologia dynamiczna . D. Wydawnictwo Reidel . Numer ISBN 978-90-277-1744-3.
- Petty, Grant W. (2008). Pierwszy kurs termodynamiki atmosferycznej . Madison , WI : Sundog Publishing. Numer ISBN 978-0-9729033-2-5.