WikiDer > Тропопауза

Tropopause

В тропопауза граница в Атмосфера Земли между тропосфера и стратосфера. Это термодинамический градиентный слой стратификации, знаменующий конец тропосфера. Он расположен в среднем на 17 километров (11 миль) над экваториальными регионами и примерно на 9 километров (5,6 миль) над полярными регионами.

Определение

Схема, показывающая различные слои атмосферы (не в масштабе). Тропопауза расположена между тропосферой и стратосферой.
В тропопауза лежит выше в тропиках, чем на полюсах.

Поднимаясь вверх от поверхности, это точка, в которой воздух перестает остывать с высотой и становится почти полностью сухим. Более формально тропопауза - это область атмосферы, в которой экологическая погрешность изменяется с положительного, как в тропосфере, на стратосферное отрицательное. Ниже приводится точное определение, используемое Всемирная метеорологическая организация:

Граница между тропосферой и стратосферой, где обычно происходит резкое изменение градиента. Он определяется как самый низкий уровень, на котором градиент уменьшается до 2 ° C / км или менее, при условии, что средний градиент между этим уровнем и всеми более высокими уровнями в пределах 2 км не превышает 2 ° C / км.[1]

Тропопауза, как определено выше, отображается как разрыв первого порядка поверхность, то есть температура как функция высоты постоянно меняется в атмосфере, но температурный градиент не.[2]

Место расположения

Тропосфера - самый нижний слой атмосферы Земли; он расположен прямо над планетарный пограничный слой, и является слоем, в котором больше всего Погода происходят явления. Тропосфера содержит пограничный слойи колеблется по высоте от средней 9 км (5,6 миль; 30 000 футов) на полюсах до 17 км (11 миль; 56 000 футов) на полюсах. Экватор.[3][4] В отсутствие инверсии и не считая влага, то градиент температуры для этого слоя составляет в среднем 6,5 ° C на километр, согласно Стандартная атмосфера США.[5] Измерение как тропосферных, так и стратосферных градиентов градиента помогает определить местоположение тропопаузы, поскольку температура увеличивается с высотой в стратосфере, и, следовательно, градиент становится отрицательным. Местоположение тропопаузы совпадает с самой низкой точкой, в которой частота отклонений падает ниже заданного порога.

Поскольку тропопауза реагирует на среднюю температуру всего слоя, лежащего под ней, она находится на своих максимальных уровнях над экватором и достигает минимальных высот над полюсами. По этой причине самый холодный слой атмосферы находится примерно в 17 км над экватором. Из-за различий в начальной высоте крайние значения тропопаузы называют экваториальной тропопаузой и полярной тропопаузой.

Учитывая, что скорость отклонения не является консервативной величиной, когда тропопауза рассматривается для исследований обменов стратосферой и тропосферой, существует альтернативное определение, названное динамическая тропопауза.[6] Формируется с помощью потенциальная завихренность, который определяется как произведение изэнтропический плотность, т.е. плотность, возникающая при использовании потенциальная температура как вертикальная координата, а абсолютная завихренность, учитывая, что эта величина достигает совершенно разных значений для тропосферы и стратосферы.[7] Вместо использования вертикального градиента температуры в качестве определяющей переменной поверхность динамической тропопаузы выражается в потенциальные единицы завихренности (ПВУ).[nb 1] Учитывая, что абсолютная завихренность положительна в Северном полушарии и отрицательна в Южное полушарие, пороговое значение следует принимать положительным к северу от экватора и отрицательным к югу от него.[9] Теоретически, чтобы таким образом определить глобальную тропопаузу, две поверхности, возникающие из положительного и отрицательного пороговых значений, должны быть согласованы вблизи экватора с использованием другого типа поверхности, например, постоянного потенциальная температура поверхность. Тем не менее динамическая тропопауза бесполезна на экваториальных широтах, поскольку изоэнтропы почти вертикальны.[8] Для внетропической тропопаузы в Северное полушарие ВМО установила значение 1,6 PVU,[8]:152 но традиционно использовались более высокие значения в диапазоне от 2 до 3,5 PVU.[10]

Также возможно определить тропопаузу с точки зрения химического состава.[11] Например, в нижней стратосфере гораздо выше озон концентрации, чем в верхней тропосфере, но намного ниже водяной пар концентрации, поэтому можно использовать соответствующие пороговые значения.

Явления

Тропопауза - не «жесткая» граница. Энергичный грозы, например, особенно тропического происхождения, будут превышение в нижнюю стратосферу и претерпевают кратковременную (порядка часа или меньше) низкочастотную вертикаль колебание.[12] Такое колебание создает низкочастотный атмосферный гравитационная волна способен воздействовать как на атмосферные, так и на океанические течения в регионе.[нужна цитата]

Большинство коммерческих самолетов летают в нижних слоях стратосферы, чуть выше тропопаузы, во время крейсерская фаза их полетов. В этом районе обычно отсутствуют облака, как и значительные погодные явления.[13]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ 1 ПВУ = 10-6 К м2 кг-1 s-1[8]

Рекомендации

  1. ^ Международный метеорологический словарь (2-е изд.). Женева: Секретариат Всемирной метеорологической организации. 1992. стр. 636. ISBN 978-92-63-02182-3.
  2. ^ Панчев 1985, п. 129.
  3. ^ Хоинка, К. П. (1999). «Температура, влажность и ветер в глобальной тропопаузе». Ежемесячный обзор погоды. 127 (10): 2248–2265. Bibcode:1999MWRv..127.2248H. Дои:10.1175 / 1520-0493 (1999) 127 <2248: THAWAT> 2.0.CO; 2.
  4. ^ Gettelman, A .; Салби, М.Л.; Сасси, Ф. (2002). «Распространение и влияние конвекции в тропической зоне тропопаузы». Журнал геофизических исследований. 107 (D10): ACL 6–1 – ACL 6–12. Bibcode:2002JGRD..107.4080G. CiteSeerX 10.1.1.469.189. Дои:10.1029 / 2001JD001048.
  5. ^ Мелкий 2008, п. 112.
  6. ^ Эндрюс, Холтон и Леови 1987, п. 371.
  7. ^ Хоскинс, Б. Дж .; Макинтайр, М. Э .; Робертсон, А. В. (1985). «Об использовании и значении изоэнтропических карт потенциальной завихренности». Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества. 111 (470): 877–946. Bibcode:1985QJRMS.111..877H. Дои:10.1002 / qj.49711147002.
  8. ^ а б c Tuck, A. F .; Browell, E. V .; Danielsen, E. F .; Holton, J. R .; Хоскинс, Б. Дж .; Johnson, D. R .; Kley, D .; Krueger, A. J .; Megie, G .; Newell, R.E .; Воан, Г. (1985). «Стрэттроп обмен». Атмосферный озон 1985 - Отчет ВМО по проекту глобального исследования и мониторинга озона № 16. Всемирная метеорологическая организация. 1: 151–240.
  9. ^ Хоинка, Клаус П. (декабрь 1998 г.). «Статистика глобального давления тропопаузы». Журнал климата. Американское метеорологическое общество. 126 (126): 3303–3325. Дои:10.1175 / 1520-0493 (1998) 126 <3303: SOTGTP> 2.0.CO; 2.
  10. ^ Зенгл, Гюнтер; Хоинка, Клаус П. (15 июля 2001 г.). «Тропопауза в полярных регионах». Журнал климата. 14 (14): 3117 –&#32, 3139. Bibcode:2001JCli ... 14.3117Z. Дои:10.1175 / 1520-0442 (2001) 014 <3117: ttitpr> 2.0.co; 2.
  11. ^ Л. Л. Пан; У. Дж. Рандел; Б. Л. Гэри; М. Дж. Махони; Э. Дж. Хинца (2004). «Определения и резкость внетропической тропопаузы: перспектива газовых примесей» (PDF). Журнал геофизических исследований. 109 (D23): D23103. Bibcode:2004JGRD..10923103P. Дои:10.1029 / 2004JD004982. HDL:1912/3670.
  12. ^ Шенк, В. Э. (1974). «Изменчивость высоты верхней границы облаков сильных конвективных ячеек». Журнал прикладной метеорологии. 13 (8): 918–922. Bibcode:1974JApMe..13..917S. Дои:10.1175 / 1520-0450 (1974) 013 <0917: cthvos> 2.0.co; 2.
  13. ^ Мелкий 2008, п. 21.

Библиография

внешняя ссылка