§ 30. Тропосфера: температурний режим, тиск, вітри, вологість, опади

1. ТЕМПЕРАТУРНИЙ РЕЖИМ У ТРОПОСФЕРІ. Тропосфера — найнижчий, найбільш вивчений шар атмосфери Землі, найбільш щільний та рухомий, де формуються й протікають майже всі погодні процеси. Тропосфера становить майже 75% маси атмосфери, де міститься 99% загальної маси водяної пари та аерозолей. Висота тропосфери становить близько 18 км у тропіках, 17 км — у середніх і 6 км — у полярних широтах взимку (мал. 1).

Основною характеристикою тропосфери є зниження температури з висотою в середньому на 6,5°/км. Наслідком цього є вертикальні й горизонтальні переміщення повітря, що призводять до утворення хмар, опадів, туманів, електричних і світлових явищ.

Тропосфера складається з трьох шарів. На рух повітря в нижньому шарі (шарі тертя) впливає земна поверхня. А погода в ньому впливає на зліт і посадку літаків. Через тертя об земну поверхню повітря тут змінює свій напрямок і швидкість, викликаючи турбулентність атмосфери (див. таблицю).

СЕРЕДНЯ ТЕМПЕРАТУРА ПОВІТРЯ В ПІВНІЧНІЙ ПІВКУЛІ

Температура в січні, °С

Температура в липні, °С

На нагрівання повітря в тропосфері впливають й азональні чинники: океанічні течії, висота території над рівнем моря, крутість схилів і види ґрунтів та рослинність.

• 1) Проаналізуйте дані таблиці та зробіть висновки, урахувавши вплив азональних чинників на нагрівання атмосфери.
• 2) Пригадайте, які метеорологічні прилади використовують для вимірювань в атмосфері. Якими з них вимірюють атмосферний тиск?

Мал. 1. Структура атмосфери.

2. ЗМІНА АТМОСФЕРНОГО ТИСКУ В ТРОПОСФЕРІ. Атмосферний тиск обумовлює вага повітря. На кожен метр земної поверхні тисне стовп повітря від рівня моря до верхніх шарів атмосфери із силою 10 033 кг. Зменшення повітря в цьому стовпі призводить до зменшення тиску. Атмосферний тиск вимірюється в міліметрах ртутного стовпчика, мілібарах (1 мбар = 0,75 мм рт. ст.), гектопаскалях (1 мм рт. ст. = 1 гПа) за допомогою барометрів (ртутний та анероїд). Тиск повітря на рівні моря на широті 45° і за температури 0°С вважаться нормальним атмосферним тиском — 760 мм рт. ст.

Тиск повітря на нашій планеті може змінюватися в широких межах. Якщо тиск повітря вище 760 мм рт. ст., то він вважається підвищеним, менший — зниженим. Розподіл атмосферного тиску на земній поверхні має яскраво виражений зональний характер через нерівномірне її нагрівання (мал. 2).

Зробіть доповнення до мал. 2, використовуючи знання про силу Коріоліса.

Мал. 2. Пояси атмосферного тиску на Землі.

Мал. 3. Розподіл тиску й вітру на земній кулі в січні.

Із висотою повітря стає більш розрідженим і відповідно знижується атмосферний тиск у тропосфері (у середньому на 1 мм на кожні 10,5 м підйому).

Протягом доби атмосферний тиск двічі підвищується (вранці та ввечері) і двічі знижується (після полудня й після півночі), що пов’язано зі зміною температури й переміщенням повітря. Максимальний тиск на материках спостерігається взимку, а мінімальний — влітку.

Поясніть, із чим це пов’язано.

У помірних широтах Північної півкулі взимку атмосферний тиск над материками дуже підвищується, тому пояс низького тиску тут переривається. Він зберігається у вигляді замкнутих областей зниженого тиску — Ісландського та Алеутського мінімумів над океанами. Над материками утворюються зимові максимуми (мал. 3).

Ізобари — лінії на кліматичній карті, які з’єднують точки з однаковим атмосферним тиском.

Isobar — lines that connect points on the climatic map with the same atmospheric pressure.

На кліматичній карті світу знайдіть та назвіть території, що перебувають під дією впливу цих мінімумів. Які максимуми формуються в помірних широтах?

Влітку пояс зниженого атмосферного тиску тут відновлюється. Із центром у тропічних широтах над Азією формується величезна область зниженого атмосферного тиску — Азіатський мінімум.

Пригадайте, які вітри виникають у цій частині материка та під її впливом.

Чим ближче ізобари розташовані одне до одного, тим швидше змінюється тут атмосферний тиск. Величина зміни атмосферного тиску на одиницю відстані (100 км) називається баричним градієнтом.

Різне нагрівання Сонцем півкуль Землі залежно від пори року обумовлює переміщення поясів атмосферного тиску: влітку — на північ, взимку — на південь.

3. ВІТРИ, ВОЛОГІСТЬ, АТМОСФЕРНІ ОПАДИ. Під впливом теплих і холодних течій повітря у тропосфері відбувається формування антициклонів і циклонів (мал. 4).

Мал. 4. а) Проходження атмосферного фронту; б) барична система в тропосфері (Північна півкуля).

Відповідно до визначень понять «циклон» та «антициклон» установіть їх зображення на мал. 4. Поясніть особливості погоди, що обумовлені їх проходженням територією України взимку і влітку.

Тропосфера безпосередньо впливає на погоду й кліматичні особливості різних регіонів світу. Тут відбувається перехід від однієї стадії опадів до іншої, водяна пара, що вже міститься в атмосфері, регулює процеси конденсації, випаровування, горизонтального переміщення повітря. Із конденсату формуються хмари, випадають опади.

Циклон — атмосферний вихор із низьким тиском у центрі, що в Північній півкулі рухається проти ходу годинникової стрілки, у Південній півкулі — за ходом годинникової стрілки, а в нижньому шарі відхиляється до центру. Природно утворюється завдяки дії сили Коріоліса.

Cyclone is a low pressure atmospheric vortex in the center that moves counterclockwise in the northern hemisphere, clockwise in the southern hemispher and deviates to the center in the lower layer. Naturally appears according to the action of the Coriolis force.

Антициклон — замкнена область підвищеного атмосферного тиску з максимальним тиском у центрі, вітер у якій циркулює за ходом годинникової стрілки в Північній півкулі та проти ходу годинникової стрілки — у Південній. Влітку низхідний рух повітря в антициклоні обумовлює жарку та суху погоду, взимку — морозну та ясну.

Anticyclone is a closed region of high atmospheric pressure with maximum pressure in the center, the wind in which circular clockwise in the northern hemisphere and counter-clockwise in the southern. In summer, the downward movement of air in the anticyclone causes hot and dry weather, in the winter it is frosty and clear.

Пригадайте види опадів. Для яких сезонів вони характерні та яким є їхнє значення?

У 1892 р. капітан Каміло Карріро на конгресі Географічного товариства в Лімі (Перу) вперше повідомив, що перуанські моряки назвали теплу течію, найбільш помітну в дні католицького Різдва, Ель-Ніньйо («Немовля Христос»). У 1893 р. Чарльз Тодд припустив, що посухи в Індії та Австралії відбуваються одночасно. У 1895 р. повідомляли про зв’язок теплої північної течії біля узбережжя й повеней у Перу. У 1923 р. Гілберт Томас Вокер уперше дослідив явище коливання температури поверхневого шару води екваторіальної частини Тихого океану, увів в обіг поняття: Південна осциляція, Ель-Ніньйо і Ла-Нінья («дитина», «дівчинка»). Тривалий час явище вважали регіональним, а наприкінці XX ст. визначили зв’язок «Ель- Ніньйо» із кліматом планети.

Останнє явище — Ла-Нінья — тривало з початку листопада 2017 до лютого 2018 р. Середньомісячні температури на сході тропічної частини поверхні Тихого океану були нижчими за середнє значення від 0,5 до 1,1 °С протягом 1981—2010 рр. Основні показники атмосфери демонстрували закономірності Ла-Нінья: посилення опадів у західній частині Тихого океану; зменшення опадів поблизу лінії зміни дат; сильні пасати в західній тропічній частині; тиск на рівні моря вищий, ніж зазвичай у східній, і нижчий, ніж зазвичай у західній частині океану.

• Тропосфера — найнижчий, найбільш вивчений, найбільш щільний та рухомий шар атмосфери Землі.
• На нагрівання повітря в тропосфері впливають азональні чинники: океанічні течії, висота території над рівнем моря, стрімкість схилів та види ґрунтів і рослинності.
• Збільшення розрідження повітря з підйомом угору знижує атмосферний тиск у тропосфері (у середньому 1 мм на кожні 10,5 м підйому).
• Тропосфера, де формуються та протікають майже всі погодні умови, безпосередньо впливає на погоду й кліматичні особливості різних регіонів світу.

ЗАПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ

• 1. Доведіть значення подальшого вивчення тропосфери для складання прогнозів погоди.
• 2. Обґрунтуйте причини випадання опадів у межах проходження атмосферних фронтів.
• 3. Спрогнозуйте зміни погоди під час проходження холодного й теплого атмосферних фронтів, циклону, антициклону. Оцініть, наскільки важливими є ці знання для повсякденного життя.
• 4. Проаналізуйте ресурсні властивості атмосфери.

✅Тропосфера – нижній шар атмосфери

Тропосферою називають самий нижній шар земної атмосфери. Фактично, це те повітря, яким ми з вами дихаємо. І дивлячись на небо, ми бачимо саме цей атмосферний шар.

Властивості тропосфери і її склад

У тропосфері міститься близько 80% всього атмосферного повітря, тільки він трохи відрізняється від того, яким ми дихаємо. Чи не за складом відрізняється, а за своїми характеристиками. Так, чим вище від земної поверхні, тим сильніше повітря змінюється.

Він стає більш розрідженим і холодним (температура знижується на 1 градус кожні 150 метрів, до -56 ° C). Саме тому вважається, що на висоті 5 км у непідготовленої людини виникають проблеми з диханням, а на висоті 9 км не може дихати будь-яка людина (але це не зовсім так, деякі люди можуть).

Будова тропосфери

Тропосфера простягається вгору на десяток-другий кілометрів, залежить це від її широти. Чим ближче до полюсів Землі, тим нижче опускається межа атмосферного шару. Біля полюсів це 8-10 км. Але чим ближче до екватора, тим вище ця межа піднімається – до 16-18 км. Ну а в наших помірних широтах межа тропосфери знаходиться на висоті 10-12 км.

А чому саме так? Як же визначають цю межу? Насправді, все просто. Ми вже знаємо, що з ростом висоти, температура в цьому шарі атмосфери знижується.

Так ось, ту позначку, де температура припиняє знижуватися, як раз і називають межею тропосфери (в наступному шарі, тропопаузі, температура стабільна). На полюсах повітря і так холодний, тому перестає охолоджуватися раніше, ну а на екваторі повітря теплий, навіть гарячий, тому межа знаходиться так високо.

Значення тропосфери

Раз в атмосферному шарі знаходиться майже все повітря, то і більшість атмосферних явищ відбуватимуться саме в ньому. Ця заява справедливо завдяки конвекції. Саме вона є причиною багатьох явищ, оскільки сприяє теплообміну. Завдяки конвекції, наприклад, формуються хмари, а значить випадають опади.

Також в самому нижньому шарі атмосфери формуються циклони і антициклони, а ще атмосферні фронти. Навіть зародження льодовиків відбувається саме в ньому, а точніше, в певній галузі, яку називають хіоносферою.

Тропосфера – дуже важливий атмосферний шар, адже саме тут формуються природні явища, що впливають на наше життя. Його навіть називають головним шаром атмосфери, але це не так – всі вони важливі.

Таблиця з поясненнями на тему “Тропосфера – нижній шар атмосфери”

Висновок

Тропосфера є найнижчим шаром атмосфери Землі та має велике значення для життя на планеті. Це місце, де відбуваються більшість погодних явищ, що впливають на наш повсякденний досвід.

Температурні зміни, змішування повітря та розподіл тепла та вологи у цьому шарі критично важливі для утримання балансу екосистеми Землі. Також тропосфера має ключове значення для авіаційної індустрії, оскільки більшість літаків виконують польоти саме в межах цього шару.

Тропосфера

В межах шари атмосфери ми маємо найнижчий, який є місцем проживання і який відомий під назвою тропосфера. Вони простягаються від земної поверхні до початку стратосфери, це шар, де знаходиться озоновий шар. У тропосферу входить повітря, яким ми дихаємо, і всі метеорологічні та кліматичні процеси на планеті. З цієї причини він став одним з найважливіших шарів атмосфери Землі.

У цій статті ми розповімо вам усі характеристики та значення тропосфери.

ключові особливості

Коли ми йдемо вулицею і відчуваємо вітер в обличчя, або спостерігаємо хмари на небі, птахи літають, всі ці компоненти належать до тропосфери. Характеризується головним чином зниженням температури із збільшенням висоти. Щоразу, коли ми піднімаємося у висоту, ми знижуємо температуру, оскільки сонячне випромінювання, що падає на землю, більше не діє як регулятор температури. На кожну тисячу футів температури вона сягає 6.5 градусів.

Повітря в тропосфері стає менш щільним із збільшенням висоти. Ось чому альпіністи часто використовують кисневий пляшку, щоб допомогти їм дихати. Товщина цього шару становить приблизно 8-14 кілометрів залежно від місцевості, де ми знаходимось. Він найтонший в районах північного полюса і південного полюса, а найширша його частина знаходиться в частині екватора.

Шар безпосередньо над тропосферою є стратосферою. Межа між цими двома шарами відома під назвою тропопауза. У стратосфері знаходиться озоновий шар, який захищає нас від шкідливих ультрафіолетових променів сонця та захищає нашу шкіру. Повітря щільніше і тропосфера, ніж будь-який інший шар атмосфери. Насправді відомо, що тропосфера представляє 80% маси всієї атмосфери. Коли верхівка хмари під час шторму сплющується у форму ковадла, це, як правило, тому, що підйом шторму вже досяг тропопаузи. У тропопаузі навколишнє повітря тепліше шторму і тому перестає підніматися.

Склад повітря в цьому шарі він складається з 78% азоту і 21% кисню. Решта 1% складається з аргону, водяної пари та вуглекислого газу. Відомо, що вуглекислий газ із роками пропорційно збільшувався через викиди людей. Нижня частина тропосфери, це найближча до земної поверхні область, називається прикордонним шаром.

Відмінності між стратосферою та тропосферою

Перш за все це зазначити, що атмосфера має різні шари. Найнижча – тропосфера, а трохи вище неї – стратосфера. Через різні фактори їх слід класифікувати як різні шари. І це полягає в тому, що кожна з них має різні характеристики та кліматичні змінні. тиск повітря, температура, градієнт температури, швидкість вітру та напрямок вітру вони різні в обох камерах.

Межа урочищ буде, і тропосфера називається тропопаузою, і вона не є постійною зоною. Зазвичай він знаходиться на відстані 8-14 кілометрів від рівня моря і є ізотермою. Це означає, що це область, де температура стабільна. Погодні схеми, як ми знаємо, що це сонце, трапляються у тропосфері, оскільки повітря біля землі тепліше, ніж повітря на більших висотах. Це відбувається тому, що грунт поглинає сонячне тепло від випромінювання. З цим негативним градієнтом температури щодо висоти, гаряче повітря здатне підніматися і створювати конвекційний струм. Ці конвекційні течії створюють вітряний та хмарний режими.

Навпаки, у стратосфері озоновий шар відповідає за поглинання сонячного світла денного життя від спеки вниз. Тут температура зростає з висотою. Висота стратосфери становить приблизно 50 кілометрів. Беручи до уваги, що якість теплого повітря, як правило, підвищується, а холодне знижується, вітри, опади утворюються у тропосфері, а не в стратосфері. У цьому шарі умови стабільніші, оскільки тиск повітря набагато нижчий, а тепле повітря запобігає утворенню конвекційних струмів. Турбулентності практично немає, а вітри стійкі. Він дме в стабільному і горизонтальному напрямку, тому комерційні літаки літають у нижній стратосфері, щоб уникнути цієї турбулентності.

Тропосфера міститься навколо 75% газів в атмосфері, тоді як у стратосфері лише 19%.

Значення тропосфери

Цей шар став найважливішим на всій планеті, оскільки він дуже чутливий до процесів, що відбуваються на цьому рівні. Динаміка Світового океану і кругообігу води, фотосинтез рослин, дихання тварин і діяльність людини відбуваються в тропосфері. Далі, Це шар атмосфери, де відбувається клімат.

Атмосферний тиск у верхній частині становить майже п’яту частину від нижньої. Тобто, якби тропосфера ми всі померли б від висотної хвороби за лічені дні. Більша частина парникового ефекту обумовлена ​​водяною парою, яка накопичується в нижній половині атмосфери. Без цього шару парниковий ефект був би набагато нижчим, а океани з часом замерзли. Незважаючи на те, що останнім часом багато говорять про парниковий ефект як про щось негативне, це процес, необхідний планеті Земля, щоб забезпечити життя таким, яким ми її знаємо.

Однією з найбільших проблем, яку ми сьогодні маємо від людської діяльності, є забруднення тропосфери. Смог, який утворюється під час повсякденної діяльності людини та навколо міст є найбільш очевидною формою забруднення повітряі. Існують різні типи забруднення, незалежно від того, видимі вони чи ні. Однак усі типи забруднення повітря сприяють збільшенню парникового ефекту та глобальному потеплінню. Будь-яка речовина, яку людина скидає в атмосферу і яка має шкідливий вплив на живих істот у навколишньому середовищі, вважається забруднювачем.

Я сподіваюся, що завдяки цій інформації ви зможете дізнатись більше про тропосферу та її основні характеристики.

Повний шлях до статті: Мережева метеорологія » Метеорологія » Тропосфера