> Norsk > Climate Encyclopaedia > Nedre atmosfære > innføring > 1. En introduksjon til troposfæren > - vertikal utstrekning

Nedre atmosfære

Innføring

Troposfærens vertikale utstrekning

Det nederste laget i atmosfæren kalles troposfæren. Troposfæren er lufta som omgir oss, fra bakken til de høyeste skyene. Når man ser opp på himmelen, er det lett å få inntrykk av at dette laget er mye tykkere enn det er i virkeligheten.

1. Atmosfæren (i blått på figuren) består av flere lag. Den nederste laget kalles troposfæren. Klikk på bildet for å forstørre! Husk at atmosfæren i virkeligheten er mye tynnere enn på figuren, som det framgår av det nederste fotografiet. Kilde: photo freeware STRATO, scheme: Univ. of Cambridge. http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/

Selv om atmosfæren er relativt tynn, er den av avgjørende betydning for livet på jorda. Atmosfæren beskytter oss mot det sterke sollyset, forsyner oss med oksygen og gjør livet på jorda mulig.

Troposfærens dimensjoner

Selv om troposfæren er det tynneste laget av atmosfæren – omlag 11 km rundt en planet med en diameter på 12,000 km – inneholder det 90% av hele luftmassen. Troposfæren inneholder altså 90% av molekylene i lufta.
Troposfæren strekker seg 8 km opp fra bakken ved polene og 15 km ved ekvator. Laget som ligger over troposfæren, kalles stratosfæren. Grensesonen mellom de to lagene kalles tropopausen. Men hvordan kan vi vite hvor troposfæren ender? Temperaturendringer er svaret.

Temperaturprofil og vertikal lufttransport

Temperaturen faller etter hvert som høyden øker. Jo høyere i troposfæren man kommer, jo kaldere blir lufta. Det er lett å merke dette når man går i fjellet. Denne regelen gjelder imidlertid bare opp til et visst punkt. Tropopausen er den aller kaldeste delen av troposfæren. Enkelte vitenskapsmenn kaller tropopausen for en ”kuldefelle”, fordi den stigende lufta ikke kan stige høyere. Forestill deg en ”blokk” med stigende luft (se figuren til høyre). Som du ser, blir den stanset et stykke oppe i atmosfæren. Dette er viktig for dynamikken og kjemien i troposfæren og henger sammen med værforholdene og skydannelse.
Hva er årsaken til at lufta stanser her? Varm luft er lettere enn kald luft. Hvis man åpner en utgangsdør om vinteren, kjenner man alltid den kalde lufta ved føttene først, fordi den er tyngre og legger seg ved bakken. Når jordoverflaten varmes opp av morgensola, blir lufta ved bakken varmere og derfor lettere enn lufta som er høyere opp fra bakken. Lufta ved bakken begynner å stige opp som en ballong. Så lenge lufta rundt er kaldere (= tyngre) kan den varme lufta fortsette å stige. Ved tropopausen stanser reisen, fordi lufta over er varmere og lettere. Dette er grunnen til at det er ganske vanskelig for vanndamp (skyer) og kjemiske forbindelser å krysse denne usynlige temperaturbarrieren ved tropopausen. Derfor foregår det meste av luftas kjemiske prosesser i troposfæren.

2. Stigende luft.
En ”blokk” med varm luft stiger i troposfæren og utvider seg på vei oppover. Den stigende lufta avkjøles, men er hele tiden varmere enn lufta rundt. Når den har nådd tropopausen kan den ikke stige høyere, bare utvide seg.
Forfatter: Anja Kaiser

Hvis vanndampen ikke kan bevege seg høyere enn til tropopausen, kan heller ikke skyer dannes i de høyere lagene, fordi skyer består av vanndråper.
Animasjonen viser gjennomsnittstemperaturene ved bakken (15^{^o}C) og ved tropopausen (-50^{^o}C) og en nokså enkel temperaturprofil.

temperature profiles in the troposphere and lower stratosphere

3. Temperaturprofiler i troposfæren og den nederste delen av stratosfæren (stiplet linje = tørr adiabat) . Temperaturene oppgis i Kelvin (K) og i Celsius (^{^o}C) under.
Kilde: ukjent; tilpasset etter et foredrag på Harvard University av Elmar Uherek. icg.harvard.edu/~eps132/lecture.dir/lecture3a/notes.htm

Klikk for å forstørre!

Den virkelige verden er imidlertid mer komplisert. Det er forskjellig temperatur forskjellige steder på jorda, og tropopausen er heller ikke -50^{^o}C rundt hele jorda. I tillegg forandrer temperaturene seg med årstidene. Bildet til venstre gir en idé om de forskjellige temperaturprofilene på de forskjellige breddegradene om sommeren og vinteren (som er nesten like i tropene).

tropene: grønn profil; tropopause > 15 km
tempererte strøk: lyst rødt = sommer; mørkerødt = vinter; tropopause > 10 km
polare strøk: lyseblått = sommer; mørkeblått = vinter; tropopause < 10 km

Noen ganger oppfører det troposfæriske laget ved bakken seg på en litt annen måte. Vi kaller dette laget for ”det planetariske grenselaget” (PGL). I PGL fører faktorer som friksjon, varmetransport, fordamping og luftforurensing til endringer i løpet av kort tid. PGL er mellom et par hundre meter og omlag to kilometer tykt. Den delen av troposfæren som ikke er en del av PGL, kalles fri troposfære. Den viktigste prosessen som foregår i PGL, er blandingen av lufta som skyldes den stigende varmlufta om morgenen.