La Troposfera – variaciones con la altura y la temperatura
La capa inferior de la atmósfera, en contacto con la superficie de la Tierra, se llama “troposfera”. Es simplemente el aire que nos rodea desde el suelo hasta las nubes más altas. Si miramos hacia el cielo tendemos a pensar que esta capa es más gruesa de lo que es en realidad.
1. La atmósfera (en azul) se compone de varias capas. La capa más baja es la troposfera. Para ver un esquema ampliado pincha en la imagen. Ten en cuenta que en el esquema la atmósfera se muestra más gruesa de lo que en realidad es, como puedes ver en la foto de debajo. Fuente: photo freeware STRATO, scheme: Univ. of Cambridge http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/
La atmósfera nos protege de la intensidad del sol, contiene el oxígeno necesario para respirar y hace posible la vida en la Tierra, pero es una cubierta muy fina.
Dimensión de la troposfera
Aunque la troposfera es la capa más fina de la atmósfera (alcanza 11 km de altura en un planeta de 12800 km de diámetro) contiene cerca del 90% de su masa, es decir, el 90% de las moléculas de aire. La troposfera va desde el suelo hasta una altitud de 7 km en los polos y 17 km en el ecuador. Por encima de la troposfera se encuentra la estratosfera, y estas dos capas están separadas por la tropopausa. ¿Pero cómo sabemos dónde acaba la troposfera? Los cambios en la tendencia de la temperatura nos dan la respuesta.
Perfil de temperaturas y transporte de aire.
En la troposfera, a medida que subimos el aire se va enfriando. Puedes notarlo cuando estás subiendo una montaña. Pero hay un punto en que esta tendencia cambia: la tropausa, una temperatura mínima en la atmósfera. Algunos científicos la llaman trampa fría, ya que el aire que asciende no puede seguir subiendo. Imagina una masa de aire como la que se muestra a la derecha, se ve que se detiene cuando sube. Esto es importante para la química y la dinámica de troposfera, para la formación de las nubes y el tiempo. ¿Cual es la razón? El aire caliente pesa menos que el aire frío, a diario observamos este fenómeno. Si abres la puerta en invierno, siempre sientes primero el aire frío en los pies, puesto que es más pesado y cae hacia el suelo. Igualmente, cuando el suelo se calienta con la luz de la mañana, el aire cercano también se calienta y por lo tanto se hace más ligero que el que está más arriba; desde allí el aire comienza a subir como un globo. El aire seguirá subiendo siempre y cuando el aire de alrededor esté más frío (más pesado). En la tropopausa este ascenso se detiene, ya que el aire que está por encima está más caliente y pesa menos. Por este motivo es muy difícil para el agua (nubes) y para los compuestos químicos cruzar la barrera invisible de temperatura que existe en la tropopausa. Por ello, la mayor parte de la química del aire y del tiempo tiene lugar en la troposfera.
2. El aire ascendiente Una masa de aire caliente en la troposfera (rojo) se eleva y se expande durante su ascenso. Se hace más frío (deja de ser rojo), pero sigue siendo más caliente que el aire que le rodea. Al llegar a la tropopausa no puede subir más y solo se puede expandir en anchura. autor: Anja Kaiser para ESPERE
Si el agua no puede subir por encima de la troposfera, las nubes no pueden formarse en capas superiores, ya que la nubes están formadas por pequeñas gotas de agua. La imagen muestra las temperaturas medias cerca del suelo (15°C) y en la tropopausa (-50°C) y un perfil de temperaturas bastante sencillo.
3. Perfil de temperaturas en la troposfera y en la baja estratosfera (línea discontinua = adiabática seca) Las temperaturas están en grados Kelvin (K) y centígrados (°C) bajo cero fuente: desconocida; adaptado de una lectura de la Universidad de Harvard por Elmar Uherek ¡Pincha aquí para más información (51K)! icg.harvard.edu/~eps132/lecture.dir/lecture3a/notes.htm
Sin embargo, la realidad es más compleja. No tenemos la misma temperatura en todos los puntos del suelo y no siempre tenemos -50°C en la tropopausa; además la temperatura cambia según la estación. La figura te da una idea de lo diferentes que pueden ser los perfiles de temperaturas a distintas latitudes en verano y en invierno (es casi igual en los trópicos). Trópicos: perfil verde; tropopausa > 15km Regiones templadas: rojo claro = verano; rojo oscuro = invierno; tropopausa > 10 km Regiones polares: azul claro = verano; azul oscuro = invierno; tropopausa < 10 km
A veces la capa de la troposfera más cercana al suelo se comporta de manera un poco distinta; la llamamos “capa fronteriza planetaria” (CFP). En esta capa pueden producirse cambios en menos de una hora por influencia de la fricción, transporte de calor, evaporación y polución. La anchura de esta capa puede variar desde unos cientos de metros hasta más de dos kilómetros. La parte superior se llama troposfera libre. El proceso más importante que tiene lugar en la CFP es la mezcla de aire debido a la subida del aire por la mañana.
autor: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry - Mainz / Alemania 1. supervisor científico: Dr. Katja Mannschreck - GAW Hohenpeissenberg - 2003-08-07 2. supervisor científico: Dr. Gerd Folberth - Meteorological Service of Canada / Univ. of Victoria – 10-08-2003 corrección pedagógica: Michael Seesing - Uni Duisburg – 02-07-2003 última modificación: 09-10-2008
