Кіріспе
Тропопауза – тропосфера мен стратосфераның арасындағы атмосфера шекарасы. Бұл атмосфералық шекара тропосфераны және жер атмосферасының ең төменгі екі қабатының бірі – стратосфераны бөліп тұрады. Тропопауза – тропосфераның аяқталуын білдіретін термодинамикалық градиентті қабаттану қабаты, ол экваторлық аймақтарда шамамен және полярлық аймақтарда шамамен биіктікте орналасқан.
The tropopause is the atmospheric boundary that demarcates the troposphere from the stratosphere, which are the lowest two of the five layers of the atmosphere of Earth. The tropopause is a thermodynamic gradient stratification layer that marks the end of the troposphere, and is approximately above the equatorial regions, and approximately above the polar regions.
Анықтама
Жердің планеталық бетінен көтерілетін тропопауза – атмосфералық қабат, онда ауа биіктік артумен салқындауын тоқтатып, құрғақ, су буынан айырылады. Тропопауза – төмендегі тропосфераны жоғарыдағы стратосферадан ажырататын шекара және атмосфераның бір бөлігі болып табылады, онда температураның қоршаған ортадағы тік градиенті (ҚОТГ) күрт өзгереді – тропосферадағы оң (төмендеу) мәннен стратосферадағы теріс мәнге ауысады. Тропопауза – температура градиенті 2°C/км немесе одан кем болатын ең төменгі деңгей, егер осы деңгейден 2,0 км биіктіктегі деңгейлер арасындағы орташа температура градиенті 2°C/км-ден аспаса. Тропопауза – бірінші дәрежелі үздіксіз бет, онда температура биіктікке байланысты үздіксіз өзгереді, ал температура градиентінің өзі үздіксіздікке ие.
Орналасқан жері
Тропосфера – Жер атмосферасының ең төменгі қабаты; ол планеталық шекаралық қабатынан басталады және ауа райының көптеген құбылыстары орын алатын қабат. Тропосфера шекаралық қабатты қамтиды және биіктігі полюстерде орташадан бастап, экватордағыға дейін өзгереді. Инверсиялардың болмауы және ылғалдылықты ескермегенде, бұл қабаттың температураның тік градиенті АҚШ стандартты атмосферасына сәйкес орташа есеппен бір километрге 6,5 °C құрайды. Тропосфералық және стратосфералық градиенттерді өлшеу тропопаузаның орналасуын анықтауға көмектеседі, себебі температура стратосферада биіктікпен бірге артады, сондықтан градиент теріс болады. Тропопауза орналасқан жер, температура градиенті белгіленген шектен төмен болатын ең төменгі нүктеге сәйкес келеді. Тропопаузаның астындағы қабаттың орташа температурасына байланысты, ол экваторда ең жоғары, ал полюстерде ең төмен биіктікте орналасады. Осы себепті, атмосфераның ең суық қабаты экваторда шамамен 17 км биіктікте жатыр. Бастапқы биіктігінің өзгеруіне байланысты, тропопаузаның екі шеткі түрі бар: экваторлық және полярлық тропопауза. Стратосфера мен тропосфера арасындағы алмасуды зерттеу үшін тропопауза қарастырылғанда, температура градиенті консервативті шама емес екенін ескере отырып, динамикалық тропопауза деп аталатын баламалы анықтама бар. Ол потенциалдық вихрьтің көмегімен қалыптасады, ол изоэнтропиялық тығыздық пен абсолютті вихрьтің көбейтіндісі ретінде анықталады, өйткені бұл шама тропосфера мен стратосферада әртүрлі мәндерге жетеді. Тік температура градиентін анықтаушы фактор ретінде пайдаланудың орнына, динамикалық тропопауза беті потенциалдық вихрьтің бірліктерімен (PVU, 1 PVU = 10 K м кг с) көрсетіледі. Бұл қазір Брюер-Добсон айналымы деп аталады. Газдар негізінен тропиктердегі тропопауза арқылы өтіп, стратосфераға кіретін ауадан су буы конденсацияланады, себебі тропопауза осы аймақта ең суық. Бұл «тропикалық тропопаузалық қабаттың суық тұзағы» теориясы кеңінен қабылданды. Бұл тұзақ стратосферадағы су буының мөлшерін 3-4 миллионнан аспауына шектейді. Гарвардтағы зерттеушілер жаһандық жылынудың ауа айналымына тигізетін әсері тропикалық тропопаузалық қабаттың суық тұзағын әлсіретеді деп болжайды. Суық тұзақтан өтіп кеткен су буы ақырында стратосфераның жоғарғы қабаттарына көтеріліп, фотодиссоциацияға ұшырайды, нәтижесінде оттегі мен сутегі немесе гидроксид иондары мен сутегі пайда болады. Бұл сутек атмосферадан қашып кетеді. Осылайша, белгілі бір мағынада, тропикалық тропопаузалық қабаттың суық тұзағы Жердің суын ғарышқа жоғалтуына кедергі келтіреді. Джеймс Кастинг болжамы бойынша, 1-2 миллиард жыл ішінде Күннің жарқырауы артатындықтан, Жердің температурасы суық тұзақтың тиімділігін жоятын деңгейге жетеді, соның салдарынан Жер кеуіп қалуы мүмкін.
This is now known as Brewer Dobson circulation. Because gases primarily enter the stratosphere by passing through the tropopause in the tropics where the tropopause is coldest, water vapor is condensed out of the air that is entering the stratosphere. This ″tropical tropopause layer cold trap″ theory has become widely accepted. This cold trap limits stratospheric water vapor to 3 to 4 parts per million. Researchers at Harvard have suggested that the effects of Global Warming on air circulation patterns will weaken the tropical tropopause layer cold trap. Water vapor that is able to make it through the cold trap eventually rises to the top of the stratosphere, where it undergoes photodissociation into oxygen and hydrogen or hydroxide ions and hydrogen. This hydrogen is then able to escape the atmosphere. Thus, in some sense, the tropical tropopause layer cold trap is what prevents Earth from losing its water to space. James Kasting has predicted that in 1 to 2 billion years, as the Sun increases in luminosity, the temperature of the Earth will rise enough that the cold trap will no longer be effective, and so the Earth will dry out.
құбылыстар
Тропопауза – тұрақты шекара емес. Мысалы, күшті найзағайлар, әсіресе тропиктік аймақтан пайда болғандары, төменгі стратосфераға дейін жетіп, бір сағатқа немесе одан да аз уақытқа төмен жиілікті тік тербеліске түседі. Мұндай тербеліс аймақтағы атмосфералық және мұхит ағымдарына әсер ете алатын төмен жиілікті атмосфералық гравитациялық толқынды тудырады. Көптеген коммерциялық ұшақтар ұшу кезінде круиздік фазада тропопаузаның үстіндегі төменгі стратосферада ұшады; бұл аймақта тропосфераға тән бұлттар мен маңызды ауа райы өзгерістері көбінесе кездеспейді.