טרופופוזה: מאפיינים, הרכב כימי ותפקודים - סביבה - 2025

טרופופאוזה הוא אזור מעבר ביניים בין שתי שכבות של האטמוספרה של כדור הארץ. הוא ממוקם בין השכבה התחתונה של האטמוספרה, המכונה הטרופוספירה, והשכבה שמעליה, הסטרוספוספרה.

האטמוספירה של כדור הארץ חולקה למספר שכבות. שכבות אלה נקראות "כדורים" ואזורי המעבר בין השכבות נקראים "הפסקות". על פי ההרכב הכימי והשונות הטמפרטורה שלה, שכבות האטמוספרה הן הטרופוספירה, הסטרוספירה, המזוספרה, התרמוספירה ואקוספירה.

איור 1. איור 1. שכבות ואזורי מעבר של האטמוספרה של כדור הארץ. מקור: Josell7 הטרופוספירה משתרעת משטח כדור הארץ עד לגובה של 10 ק"מ. הסטרטוספירה נעה בין 10 ק"מ לגובה 50 ק"מ. מזוספרה נעה בין 50 ק"מ ל- 80 ק"מ. התרמוספירה מגובה של 80 ק"מ עד 500 ק"מ, והאקוספירה מגובה של 500 ק"מ עד 10,000 ק"מ. האחרון הוא הגבול עם המרחב הבין-פלנטרי.

מאפייני טרופופוזה

הטרופופוזה הוא אזור עם מאפיינים מאוד מסוימים שהניעו לאחרונה את המחקר המדעי שלו לפרטי פרטים. בהיותו אזור המעבר של המאפיינים בין הטרופוספירה לסטרטוספרה, ראוי לציין בקצרה את המאפיינים של שתי שכבות אלה.

הטרופוספירה היא השכבה הפעילה בה מתרחשות התופעות המטאורולוגיות שמקורן באקלים, כמו רוחות, גשמים, סערות חשמל והוריקנים. הטמפרטורה בשכבה זו יורדת עם הגובה.

בסטרטוספרה הטמפרטורה עולה עם הגובה כתוצאה מהשפעת התגובות הכימיות המפלטות חום (אקזוטרמי). האוזון מעורב בעיקר בספיגת קרינת אולטרה סגולה (UV) מהשמש.

הטרופופוזה היא הגבול בין שתי שכבות גזים אלה בעלות תכונות שונות מאוד של טמפרטורה, הרכב כימי ודינמיקה כללית. להלן המאפיינים של הטרופופוזה.

גוֹבַה

הגובה בו נמצאת הטרופופוזה מעל פני כדור הארץ משתנה. זה משתנה עם קו הרוחב, עם העונה ועם השעה ביום.

הטרופופוזה נמצאת בגובה ממוצע של 7 עד 10 ק"מ באזורי קוטבי כדור הארץ, ובגובה 16 עד 18 ק"מ באזורי הטרופיים, סביב קו המשווה.

באופן זה, הטרופופוזה הקוטבית חמה יותר וקרובה יותר לפני השטח של כדור הארץ, בעוד שהטרופופוזה המשוונית-טרופית קרירה יותר וגבוהה יותר.

בקו המשווה, קרני השמש פוגעות לפני השטח של כדור הארץ בניצב, וגורמות לחימום פני השטח נהדר. חום זה מעל פני כדור הארץ נספג באוויר של הטרופוספירה, שמתרחב באזור קו-טרופי זה המשווה ומגדיל את המרחק לטרופופוזה.

באמצעות מחקרים מדעיים שונים נקבע כי הגובה הגלובלי של הטרופופוזה עלה בשנים האחרונות. ההערכה היא כי עלייה זו יכולה לנבוע מגידול גזי החממה (GHG), צמצום שכבת האוזון בסטרטוספרה וקירור שכבה זו.

שינויים בגובה הטרופופוזה הם עדות להתחממות הטרופוספירה, המכונה התחממות כדור הארץ.

הטרופופוזה כאזור של רוגע

הטרופופוזה מהווה אזור של רגיעה יחסית, מכיוון שהתופעות המטאורולוגיות שמקורן האקלים מתרחשות מתחת לאזור זה, באזור הטרופוספירה. עם זאת, מחקרים עדכניים מדווחים כי הטרופופוזה מציגה דינמיקה מסוימת.

טֶמפֶּרָטוּרָה

באזור הטרופופוזה הטמפרטורה נשארת קבועה, היא לא יורדת עם הגובה (כמו בטרופוספירה) וגם לא עולה עם הגובה (כמו בסטרטוספרה). טמפרטורת הטרופופוזה היא כ -55 ^{מעלות צלזיוס} .

אזור אי-רציפות

הטרופופוזה אינה אזור רציף; יש הפסקות באזור זה באזורי קו הרוחב הטרופי ובקווי הרוחב האמצעיים של חצי הכדור הצפוני והדרומי של כדור הארץ.

אזור אחסון והובלת לחות

הטרופופוזה משמשת כמאגר גדול ללחות באיזור הטרופוספירה, ותפקידה להעביר אדי מים לסטרטוספרה.

היווצרות ענני קרום

הטרופופוזה הוא האזור בו נוצרים עננים דמוי קרום, סוג של עננים לבנים גבוהים ומורכבים מגבישי קרח. הם מעוצבים כמו חוטים ברצועות צרות ודקות, הדומות לתלתלי שיער.

איור 2. ענני קרום. מקור: Pixabay.com

ענני קרוס משקפים אור שמש ומלכודות את החום שכדור הארץ פולט כלפי חוץ. לא ידוע בדיוק אם המאזן הנקי של ענני קרוס מתקרר או מתחמם של כדור הארץ.

המראה של ענני קרוס מעיד על שינוי במזג האוויר עם טמפרטורות נמוכות וגשם במהלך 24 השעות הבאות.

הרכב כימי של הטרופופוזה

הטרופופוזה מייצגת אזור של שינוי פתאומי בין ההרכב הכימי של הטרופוספירה לזה של הסטרטוספרה. הוא מכיל גזים המגיעים משתי השכבות.

בטרופופוזה נמצאים גזים מהטרופוספרה, כגון אדי מים ופחמן חד חמצני (CO). יש גם אוזון (O ₃ ), גז שמגיע מהסטרטוספרה.

תגובות כימיות מעניינות מאוד מתרחשות באזור הטרופופוזה. מדענים מנסים לחקור שינויים כימיים אלה כדי לקבל הסבר מלא יותר על תופעת ההתחממות הגלובלית.

כיצד נחקר הטרופופוזה?

כדי ללמוד את הטרופופוזה, יש לקחת דגימות מתערובת הגז שלה. דגימה זו בגבהים של עד 18 ק"מ מעל פני כדור הארץ מציגה קשיים רבים.

רק מטוסים מעטים יכולים להגיע לגבהים אלה. לנאס"א שלושה מטוסים מתוחכמים מאוד המצוידים בציוד מיוחד לביצוע מחקרים אלה. אלה המטוסים ER-2, DC-8 ו- WB-57.

שלושת המטוסים הללו, בשילוב עם תשתית תמיכה עם לוויינים ורדארים, ציוד איתור באתר וגילוי מרחוק, ממלאים את המשימה שנקראת TC4 עבור ראשי תיבות שלה באנגלית: טרופי קומפוזיציה, עננים וניסוי צימוד אקלים.

מאפיינים

לטרופופוזה יש תפקידים חשובים בהובלת אדי מים מהטרופוספירה לסטרטוספרה. זה גם מתפקד כאזור לערבוב גזים ממקור טרופוספרי (אדי מים, פחמן חד חמצני) עם גזים מסטרטוספרה (אוזון).

לאחרונה הטרופופוזה נלמדת כאינדיקטור להתחממות כדור הארץ של כדור הארץ ותופעות הקובעות כימיה כללית באטמוספירה.

הפניות

1. ניוטון, ר ', ווהן, ג', הינצה, א 'ואח'. (2018) תצפיות על אוויר גרוע באוזון בשכבת הטרופופוזה הטרופית. כימיה ופיזיקה אטמוספרית. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. and Bosart, LF (2017). קשרים בין הציקלון הארקטי הגדול באוגוסט 2012 לבין מערבולות הקוטב טרופופוזה. האיחוד הגיאופיזי האמריקני, מפגש סתיו 2017, תקציר # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) בדיקת הסטרטוספרה הסובטרופית התחתונה ביותר ושכבת הטרופוספירה העליונה ושכבת הטרופופוזה עבור ברום אורגני. כימיה ופיזיקה אטמוספרית. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. ג'נסן, EJ, פיסטר, ל., ג'ורדן, DE, בואי, טלוויזיה, אוייאמה, ר. וסינג. HB (2017). ניסוי טרופופוזה מוטס של נאס"א: מדידות מטוסים בגובה רב במערב האוקיאנוס השקט הטרופי. AMS 100. כתבי עת מקוונים. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pister, L., Bui, TV et all. (2018). גרעין קרח הטרוגני בשכבת הטרופופוזה הטרופית. כתב העת למחקר גיאוגרפי: אווירה. 123 (21): 12,210-12,227.