A troposzféra - változás a magassággal és a hőmérséklet
Légkörünk alsóbb rétegeit, melyek a földfelszín közelében találhatóak, 'troposzférának' is nevezik. Ez semmi más, mint a bennünket körülvevő levegő, a talajtól a legmagasabb felhőig. Ha felfelé nézünk, hajlamosak vagyunk túlbecsülni a légkör vastagságát.
1.A légkör (kékkel jelezve) számos rétegből áll. A legalsó réteg a troposzféra. Kattints a képre, hogy nagyítva lásd! Ne felejtsd el: A rajzon a légkör sokkal vastagabb, mint a valóságban! forrás: photo freeware STRATO, rajz: Cambridgei Egyetem http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/
A légkör megvéd bennünket az intenzív napsugárzástól, oxigént biztosít a légzéshez, és lehetővé teszi az életet a Földön. De ez csak egy nagyon vékony réteg.
A troposzféra méretei
Habár a troposzféra a legvékonyabb légköri réteg, körülbelül 11 km a 12.800 km átmérőjű Föld körül, a levegő 90 % - t tartalmazza, ez azt jelenti, hogy a levegőben lévő molekulák 90 % - a itt található. A troposzféra a pólusoknál a felszíntől 7 km magasságig tart, és 17 km-ig az Egyenlítőnél. A következő légréteg a sztratoszféra. A két réteg közötti határt tropopauzának nevezik. De honnan tudjuk, hol végződik a troposzféra? A hőmérséklet magasság szerinti menetében bekövetkező változás adja meg rá a magyarázatot.
Hőmérsékleti profil és a levegőtranszport
A hőmérséklet csökken a magasság növekedésével. Annál hidegebb van a troposzférában, minél magasabbra megyünk. Érezheted, mikor túrázol a hegyekben. De van egy magassági szint a légkörben, ahol ez a tendencia megváltozik. Ez a tropopauza - hőmérsékleti minimum a légkörben. Sok tudós hideg csapdának nevezi, mert ez az a pont, ahol a felemelkedő levegő már nem megy magasabbra. Képzelj el egy légrészecskét, ahogy a jobboldali ábrán láthatod. Láthatod, hogy megáll. Ez fontos a troposzféra dinamikájában és kémiájában, a felhőképződésben és az időjárásban. Mi az oka? A meleg levegő könnyebb, mint a hideg. Ismerjük ezt a jelenséget a mindennapi életünkből. Ha kinyitod az ajtót télen, a hideg levegőt mindig a lábadnál érzed először, mivel ez nehezebb, és a padlóra süllyed. Hasonlóan, mikor a reggeli meleg napsugárzás révén a földfelszín felmelegszik, a levegő a földfelszín közelében melegebb és könnyebb lesz, mint a felszíntől távolabb lévő. A talajközeli levegő elkezd emelkedni, mint egy könnyű léggömb. Mindaddig, míg a környező levegő hidegebb (= nehezebb), képes emelkedni. A tropopauzánál ez az emelkedés megáll, mert a fenti levegő melegebb és könnyebb. Ez az oka, amiért meglehetősen nehéz a víznek (felhőknek) és kémiai anyagoknak áthatolnia ezen a láthatatlan hőmérsékleti határon a tropopauzánál.
2. Emelkedő levegő Egy meleg légrészecske a troposzférában (piros) felemelkedik és kitágul az emelkedés során. Lehűl, amit az eltűnő piros vonal jelez, de még mindig melegebb, mint a környező levegő. Elérve a tropopauzát, nem emelkedik tovább, oldalirányba kitágul. szerző: Elmar Uherek
Ennek következtében a legtöbb levegőkémiai és időjárási folyamat a troposzférában játszódik le. Ha a víz nem képes magasabbra jutni a troposzféránál, felhők nem alakulhatnak ki magasabb szinteken, mivel a felhők vízcseppecskéket tartalmaznak.
Az animáció átlagos hőmérsékletet (15°C) mutat a talajon, és a troposzférában (-50°C) , valamint egy egyszerű hőmérsékleti profilt.
3. Hőmérsékleti profilok a troposzférában, és az alsó sztratoszférában (szaggatott vonal = száraz adiabata). Hőmérsékleti értékek alul Kelvn (K) és Celsius (°C) fokban is láthatók. A különböző profilok felülről lefelé: sarki tél, sarki nyár, mérsékeltövi tél, mérsékeltövi nyár, trópusok forrás: ismeretlen; átvéve a Harvardi Egyetem előadásáról: Elmar Uherek A nagyításhoz kattints ide (51 K)! icg.harvard.edu/~eps132/lecture.dir/lecture3a/notes.htm
A valós világ azonban sokkal bonyolultabb. A felszíni hőmérséklet nem mindenhol ugyanaz a Földön, és a Föld körül nem mindenhol van tropopauzában -50°C. Továbbá a hőmérséklet évszakonként is változik. A kép egy elképzelést ad a különböző hőmérsékleti profilokról, különböző földrajzi szélességeken nyáron, és télen (ami a trópuson közel azonos). trópusok: zöld vonal; tropopauza > 15 km mérsékletövi területek: világos piros = nyár; sötétpiros = tél; tropopauza > 10 km sarki területek: világoskék = nyár; sötétkék = tél; tropopauza < 10 km
Néha a troposzféra felszínközeli része egy kicsit különbözően viselkedik. Ezt "planetáris határrétegnek" nevezzük (PHR). Ebben a rétegben az olyan hatások, mint a súrlódás, hőtranszport, evaporáció, légszennyezés lényeges változást okozhat egy órán belül is. Ennek a rétegnek a vastagsága néhány száz métertől körülbelül két kilométerig változhat. Az e fölötti részt szabadlégkörnek nevezzük. A PHR-ben a legfontosabb folyamat a levegő összekeveredése, köszönhetően a délelőtti emelkedő levegőnek.
szerző: Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry - Mainz / Németország 1. tudományos lektor: Dr. Katja Mannschreck - GAW Hohenpeissenberg - 2003-08-07 2. tudományos lektor: Dr. Gerd Folberth - Meteorological Service of Canada / Univ. of Victoria - 2003-08-10 pedagógiai lektor: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-07-02 utolsó módosítás: 2008-10-08
