Tropopause och lower stratosphere

När vi klättrar från marknivå poppar våra öron och det blir kallare. Lufttrycket, densiteten och temperaturen faller. Atmosfärens temperatur är den viktigaste egenskapen som styr dess struktur.
luften i de första milen av atmosfären, troposfären, absorberar inte signifikant solstrålning, istället värms den genom kontakt med marken. Ytan uppvärmd luft expanderar när den värms, blir mindre tät än omgivande svalare luft och stiger som flytande och turbulenta bubblor. Detta är konvektion och är den huvudsakliga processen genom vilken troposfären blandar och värmer.
även om konvektion rör och blandar troposfären, ju högre Det är desto kallare blir det. Varför?

föreställ dig en isolerad luftbubbla uppvärmd av marken och bobbing uppåt. När den klättrar faller trycket och så expanderar bubblan för att utjämna sitt tryck med luften runt den. För att expandera måste bubblan utöva en kraft på den omgivande luften och flytta den bort. Det arbete som utförs kräver energi och den enda källan är den inre molekylära energin eller värmeinnehållet i bubblans luft. Den inre energin minskar och temperaturen, som är rent måttet på den, faller*.
bubblan kommer att stiga tills dess temperatur är densamma som den omgivande luften. Om vi visualiserar atmosfären som helt och hållet består av sådana bubblor ser vi att de skulle stiga och sjunka tills ett naturligt jämviktstillstånd uppnås där temperaturen faller smidigt med ökande höjd**.
om luften aldrig uppvärmdes av solstrålning skulle temperaturen fortsätta att falla när vi klättrar. Men i en höjd av ~12 km uppnås ett minimum av ~-55 kg c, tropopausen***. Ovanför börjar temperaturen öka igen eftersom den stratosfäriska luften innehåller en solljusabsorberare, Ozon.
tropopause minimum fungerar som en barriär^ mellan troposfären och stratosfären eftersom blandning och värmetransport genom konvektion endast kan uppstå när temperaturen minskar med höjden. Troposfären-med konvektion tillåten-är turbulent och väl blandad. Stratosfären med sin temperaturökning med höjd är stabil, stratifierad i lager och relativt dåligt blandad^^.
vid höga breddgrader kan tropopausen och den lägre stratosfärtemperaturen sjunka till ~ -85 c c för att ge förutsättningarna för PSC, polära stratosfäriska moln av vilka de otroligt ljusa och färgglada nacreous molnen är en delmängd.

* temperatur är ett mått på den molekylära inre energin som härrör från kinetisk, roterande och vibration al-rörelse. ju mer energisk rörelsen desto högre temperatur.
** fallhastigheten är känd som ” förfallsfrekvensen. Dess medelvärde är 6,5 kg c / km. Faktiska priser beror på temperatur och fuktighet. Hög temperatur fuktig luft kan ha en hastighet på endast 4 c / km.
* * * den atmosfäriska temperaturprofilen är latitudberoende. Tropopaushöjden varierar från ~16 km vid ekvatorn till endast ~8 km vid polerna. Det beror också på havsnivån temperatur och säsong. Officiellt börjar tropopausen på den lägsta nivån när förfallsfrekvensen faller till 2 kg c/km.
^ tropopausen är inte en komplett barriär, den läcker. Starkt konvektiva troposfäriska stormar transporterar vattenånga upp över tropopausen. Det finns pauser i tropopausen nära jet stream westerlies som möjliggör utbyte av stratosfärisk och troposfärisk luft.
^^ blandning ovanför tropopausen hjälpas av gravitationsvågor. Mycket högre fortfarande blir molekylär diffusion viktig.

Related Posts

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *