Tropopause - Tropopause
Den tropopause er det atmosfæriske grense som avgrenser troposfæren fra stratosfæren ; som er to av de fem lagene i jordens atmosfære . Tropopausen er et termodynamisk gradient-stratifiseringslag, som markerer slutten på troposfæren , og ligger omtrent 17 kilometer over de ekvatoriale områdene og omtrent 9 kilometer over polarområdene .
Definisjon
Tropopausen stiger fra planetens overflate på jorden og er det atmosfæriske nivået der luften slutter å bli kald med økt høyde og blir tørr, blottet for vanndamp. Tropopausen er grensen som avgrenser troposfæren fra stratosfæren , og er den delen av atmosfæren der det oppstår en brå endring i miljøforløpshastigheten (ELR), fra en positiv hastighet i troposfæren til en negativ hastighet i stratosfæren. ELR indikerer det laveste nivået som forfallshastigheten synker til 2 ° C/km eller mindre, forutsatt at gjennomsnittlig forløpshastighet mellom dette nivået og alle andre høyere nivåer innen 2,0 km ikke overstiger 2 ° C/km. Som sådan er tropopausen en førsteordens diskontinuitetsoverflate , der temperaturen som funksjon av høyden varierer kontinuerlig gjennom atmosfæren, mens temperaturgradienten har en pause.
plassering
Troposfæren er det laveste laget av jordens atmosfære; det ligger rett over planetgrenselaget , og er laget hvor de fleste vær fenomener skje. Troposfæren inneholder grenselaget og varierer i høyde fra gjennomsnittlig 9 km ved polene til 17 km ved ekvator . I mangel av inversjoner og ikke vurderer fuktighet , er temperaturforløpshastigheten for dette laget 6,5 ° C per kilometer i gjennomsnitt, ifølge US Standard Atmosphere . En måling av både troposfæriske og stratosfæriske forfallshastigheter hjelper til med å identifisere plasseringen av tropopausen, siden temperaturen øker med høyden i stratosfæren, og dermed blir forfallshastigheten negativ. Tropopauseplasseringen faller sammen med det laveste punktet der forfallshastigheten faller under en foreskrevet terskel.
Siden tropopausen reagerer på gjennomsnittstemperaturen for hele laget som ligger under det, er det på sitt høyeste nivå over ekvator og når minimumshøyder over polene. På grunn av dette ligger det kuleste laget i atmosfæren omtrent 17 km over ekvator. På grunn av variasjonen i starthøyde blir tropopausekstremene referert til som ekvatorial tropopause og polar tropopause.
Gitt at forfallshastigheten ikke er en konservativ mengde når tropopausen vurderes for stratosfære-troposfæren utvekslingsstudier, finnes det en alternativ definisjon som heter dynamisk tropopause . Den dannes ved hjelp av potensiell virvelvirkning , som er definert som produktet av den isentropiske tettheten , dvs. tettheten som oppstår ved bruk av potensiell temperatur som den vertikale koordinaten, og den absolutte virvelen , gitt at denne mengden oppnår ganske forskjellige verdier for troposfæren og stratosfæren. I stedet for å bruke den vertikale temperaturgradienten som den definerende variabelen, uttrykkes den dynamiske tropopauseoverflaten i potensielle virvelhetsenheter (PVU, 1 PVU = 10-6 K m 2 kg -1 s -1 ). Gitt at den absolutte virvelheten er positiv på den nordlige halvkule og negativ på den sørlige halvkule , bør terskelverdien tas som positiv nord for ekvator og negativ sør for den. Teoretisk sett, for å definere en global tropopause på denne måten, må de to overflatene som stammer fra de positive og negative tersklene tilpasses nær ekvator ved å bruke en annen type overflate, for eksempel en konstant potensiell temperaturoverflate . Likevel er den dynamiske tropopausen ubrukelig på ekvatoriale breddegrader fordi isentropene er nesten vertikale. For den ekstratropiske tropopausen på den nordlige halvkule etablerte WMO en verdi på 1,6 PVU, men større verdier mellom 2 og 3,5 PVU har tradisjonelt blitt brukt.
Det er også mulig å definere tropopausen når det gjelder kjemisk sammensetning. For eksempel har den nedre stratosfæren mye høyere ozonkonsentrasjoner enn den øvre troposfæren, men mye lavere vanndampkonsentrasjoner , så passende avbrudd kan brukes.
Fenomener
Tropopausen er ikke en "hard" grense. Kraftige tordenvær , for eksempel, spesielt tropisk opprinnelse, vil overskye i den nedre stratosfæren og gjennomgå en kort (timebestemt eller mindre) lavfrekvent vertikal svingning . Slik svingning danner en lavfrekvent atmosfærisk tyngdekraftsbølge som kan påvirke både atmosfæriske og havstrømmer i regionen.
De fleste kommersielle fly flyr i den nedre stratosfæren, like over tropopausen, under cruisefasen av flyvningene; i denne regionen er skyer og betydelige værforstyrrelser vanligvis fraværende.
Se også
Referanser
Bibliografi
- Andrews, GD; Holton, JR; Leovy, CB (1987). R., Dmowska; Holton, JR (red.). Midtatmosfære dynamikk . Academic Press . s. 371. ISBN 978-0-12-058576-2.
- Panchev, Stoǐcho (1985) [1981]. Dynamisk meteorologi . D. Reidel forlag . ISBN 978-90-277-1744-3.
- Petty, Grant W. (2008). Et første kurs i atmosfærisk termodynamikk . Madison , WI : Sundog Publishing. ISBN 978-0-9729033-2-5.