- Tropopauze kenmerken
- Hoogte
- De tropopauze als een zone van rust
- Temperatuur
- Stopzetting zone
- Vochtopslag en transportruimte
- Vorming van cirruswolken
- Chemische samenstelling van de tropopauze
- Hoe wordt de tropopauze onderzocht?
- Kenmerken
- Referenties
De tropopauze is een tussenliggende overgangszone tussen twee lagen van de atmosfeer van de aarde. Het bevindt zich tussen de onderste laag van de atmosfeer, de troposfeer genaamd, en de laag erboven, de stratosfeer.
De atmosfeer van de aarde is verdeeld in verschillende lagen. Deze lagen worden "bollen" genoemd en de overgangszones tussen de lagen worden "pauzes" genoemd. Volgens de chemische samenstelling en temperatuurvariatie zijn de lagen van de atmosfeer de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer en exosfeer.
Figuur 1. Lagen en overgangszones van de atmosfeer van de aarde. Bron: Josell7 De troposfeer strekt zich uit vanaf het aardoppervlak tot 10 km hoog. De stratosfeer varieert van 10 km tot 50 km hoog. De mesosfeer varieert van 50 km tot 80 km hoog. De thermosfeer van 80 km tot 500 km, en de exosfeer van 500 km tot 10.000 km hoog. Dit laatste is de limiet met interplanetaire ruimte.
Tropopauze kenmerken
De tropopauze is een regio met zeer bijzondere kenmerken die recentelijk zijn wetenschappelijke studie in meer detail hebben gemotiveerd. Omdat het de overgangszone is van eigenschappen tussen de troposfeer en de stratosfeer, is het opportuun om kort de kenmerken van deze twee lagen aan te geven.
De troposfeer is de actieve laag waar de meteorologische verschijnselen optreden die het klimaat veroorzaken, zoals wind, regen, elektrische stormen en orkanen. De temperatuur in deze laag neemt af met de hoogte.
In de stratosfeer stijgt de temperatuur met de hoogte als gevolg van chemische reacties die warmte afgeven (exotherm). Ozon is er primair bij betrokken en absorbeert hoogenergetische ultraviolette (UV) straling van de zon.
De tropopauze is de grens tussen deze twee gasvormige lagen die zeer verschillende eigenschappen hebben wat betreft temperatuur, chemische samenstelling en algemene dynamiek. De kenmerken van de tropopauze worden hieronder kort opgesomd.
Hoogte
De hoogte waarop de tropopauze zich boven het aardoppervlak bevindt, is variabel. Het verandert met de breedtegraad, met het seizoen en met de tijd van de dag.
De tropopauze bevindt zich op een gemiddelde hoogte van 7 tot 10 km in de streken van de aardpolen en tussen de 16 en 18 km hoog in de streken van de tropen, rond de evenaar.
Op deze manier is de polaire tropopauze warmer en ligt dichter bij het aardoppervlak, terwijl de equatoriaal-tropische tropopauze koeler en hoger is.
Op de evenaar vallen de zonnestralen loodrecht op het aardoppervlak, wat een grote oppervlakteverwarming veroorzaakt. Deze warmte van het aardoppervlak wordt geabsorbeerd door de lucht van de troposfeer, die zich uitbreidt in deze equatoriaal-tropische zone en de afstand tot de tropopauze vergroot.
Door middel van verschillende wetenschappelijke studies is vastgesteld dat de globale hoogte van de tropopauze de afgelopen jaren is toegenomen. Aangenomen wordt dat deze toename te wijten zou kunnen zijn aan de toename van broeikasgassen (BKG), de afname van de ozonlaag van de stratosfeer en de afkoeling van deze laag.
Veranderingen in de hoogte van de tropopauze zijn het bewijs van opwarming van de troposfeer, de zogenaamde opwarming van de aarde.
De tropopauze als een zone van rust
De tropopauze vormt een zone van relatieve rust, aangezien de meteorologische verschijnselen die het klimaat veroorzaken zich voordoen onder deze zone, in de troposfeer. Recente studies melden echter dat de tropopauze een bepaalde dynamiek vertoont.
Temperatuur
In de tropopauzezone blijft de temperatuur constant, deze neemt niet af met de hoogte (zoals in de troposfeer) en neemt ook niet toe met de hoogte (zoals in de stratosfeer). De tropopauze-temperatuur is ongeveer -55 ° C.
Stopzetting zone
De tropopauze is geen continue zone; er zijn onderbrekingen in deze regio in de gebieden van tropische breedtegraden en middelste breedtegraden van het noordelijk en zuidelijk halfrond van de aarde.
Vochtopslag en transportruimte
De tropopauze fungeert als een groot reservoir voor vocht in de troposfeer en heeft de functie om waterdamp naar de stratosfeer te transporteren.
Vorming van cirruswolken
De tropopauze is het gebied waar cirrusachtige wolken ontstaan, een soort hoge, witte wolken die zijn opgebouwd uit ijskristallen. Ze hebben de vorm van filamenten in smalle, fijne banden, vergelijkbaar met haarkrullen.
Figuur 2. Cirruswolken. Bron: Pixabay.com
Cirruswolken reflecteren zonlicht en houden de warmte vast die de aarde naar buiten uitstraalt. Het is niet precies bekend of de netto balans van cirruswolken de planeet afkoelt of opwarmt.
Het verschijnen van cirruswolken duidt op een verandering in het weer met lage temperaturen en regen binnen de komende 24 uur.
Chemische samenstelling van de tropopauze
De tropopauze vertegenwoordigt een zone van abrupte verandering tussen de chemische samenstelling van de troposfeer en die van de stratosfeer. Het bevat gassen die uit beide lagen komen.
In de tropopauze komen gassen uit de troposfeer voor, zoals waterdamp en koolmonoxide (CO). Er is ook ozon (O 3 ), een gas dat uit de stratosfeer komt.
In de tropopauze treden zeer interessante chemische reacties op. Wetenschappers proberen deze chemische veranderingen te bestuderen om een vollediger verklaring te krijgen voor het fenomeen van de opwarming van de aarde.
Hoe wordt de tropopauze onderzocht?
Om de tropopauze te bestuderen, moeten monsters van het gasmengsel worden genomen. Deze bemonstering op hoogtes tot 18 km boven het aardoppervlak levert veel problemen op.
Slechts een paar vliegtuigen kunnen deze hoogten bereiken. NASA heeft drie zeer geavanceerde vliegtuigen die zijn uitgerust met speciale apparatuur om deze onderzoeken uit te voeren. Dit zijn de ER-2, DC-8 en WB-57 toestellen.
Deze drie vliegtuigen, gekoppeld aan een ondersteunende infrastructuur met satellieten en radars, in situ detectie en detectie op afstand, vervullen de zogenaamde TC4-missie voor het Engelse acroniem: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.
Kenmerken
De tropopauze heeft belangrijke functies bij het transport van waterdamp van de troposfeer naar de stratosfeer. Het functioneert ook als een zone voor het mengen van gassen van troposferische oorsprong (waterdamp, koolmonoxide) met gassen uit de stratosfeer (ozon).
De tropopauze wordt onlangs bestudeerd als een indicator van de opwarming van de aarde van de planeet en van verschijnselen die de algemene atmosferische chemie bepalen.
Referenties
- Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. et al. (2018) Waarnemingen van ozonarme lucht in de tropische tropopauze-laag. Atmosferische chemie en fysica. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
- Biernat, K., Keyser, D. en Bosart, LF (2017). Verbanden tussen de Grote Arctische Cycloon van augustus 2012 en Tropopause Polar Vortices. American Geophysical Union, Fall Meeting 2017, abstract # A43D-2478.
- Werner, B. (2017) Onderzoek naar de subtropische onderste stratosfeer en de tropische bovenste troposfeer en tropopauze laag voor anorganisch broom. Atmosferische chemie en fysica. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
- Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. en Singh.HB (2017). Het NASA Airborne Tropical Tropopause Experiment: metingen van vliegtuigen op grote hoogte in de tropische westelijke Stille Oceaan. AMS 100. Tijdschriften online. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
- Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV et al. (2018). Heterogene ijskernvorming in de tropische tropopauze-laag. Journal of Geographical Research: Atmosphere. 123 (21): 12,210-12,227.