Troposfera
| |||
| Tipus | Capa de l'atmosfera | ||
|---|---|---|---|
| Part de | atmosfera terrestre homosfera | ||
Latroposferaés la capa inferior de l'atmosfera,que es troba en contacte amb la superfície terrestre. És la capa on es produeixen elsfenòmens meteorològics.S'hi concentra el 80% de la massa total de l'atmosfera i el 99% delvapor d'aiguaiaerosols.Té un gruix variable (aproximadament 17 km a l'equadori 8 km alspols),[1]com a conseqüència de laforça centrífugacausada per larotació terrestre-que és màxima a l'equadori nul·la alspols- i pel clima.[2]Etimològicament prové delgrectropos,que significa 'girar, girar cap a, canviar',[3]isphaira'esfera'[4](com laTerra), reflectint el fet que la dinàmicaturbulentaproduïda per la rotació de la Terra té un paper important en l'estructura i el comportament de la troposfera.[5]
A l'interior d'aquesta capa es produeixen importants fluxosconvectiusverticals i horitzontals -és a dir,vent- provocats per les diferències depressióitemperaturaexistents entre diferents regions. La troposfera es troba en contacte amb lahidrosferai labiosfera,cosa que fa que presenti quantitats importants (variables) devapor d'aiguaidiòxid de carboni,així com quantitats també variables departículesensuspensió(concentrades als primers 500 m, part coneguda com a "capa bruta" ).
La troposfera és la capa on es produeixen elsfenòmens meteorològicsque caracteritzen les zonesclimàtiquesde la Terra: elsvents,la formació delsnúvolsi lesprecipitacionsdepluja,neu,calabruix ocalamarsa.A la troposfera latemperaturapresenta un descens progressiu a mesura que augmenta l'altitud,d'aproximadament d'1 °C per cada 150 m verticals.
La part més baixa de la troposfera, on la fricció amb la superfície terrestre influeix directament elflux d'aire,és lacapa límit planetària.Aquesta comprèn des d'uns pocs centenars de metres a 2 km de d'altitud depenent de l'orografia, humitat, complexitat ecològica i l'hora del dia.[5][6]
El límit superior de la troposfera s'anomenatropopausa,que fa de frontera entre la troposfera i l'estratosfera. La tropopausa és una capa d'inversió, on la temperatura de l'aire deixa de disminuir amb l'altura i es manté constant.[5]
Composició
[modifica]En volum, l'aire(sec) que constitueix la troposfera està compost per un 78,08% denitrogen,20,95% d'oxigen,0,93% d'argó,0,04% dediòxid de carbonii percentatges menors d'altresgasos.L'aire també conté una quantitat variable de vapor d'aigua provinent de l'evaporació que es produeix a la superfície de la Terra. Sense tenir en compte el contingut en vapor d'aigua, la composició de la troposfera és essencialment uniforme.[7]
La temperatura de la troposfera disminueix amb l'altitud, i la pressió de vapor de saturació disminueix dràsticament a mesura que baixa la temperatura. Per tant, la quantitat de vapor d'aigua que pot existir a l'atmosfera disminueix de forma dràstica amb l'altitud, motiu pel qual la proporció de vapor d'aigua normalment és la major a prop de la superfície de la Terra.
Pressió
[modifica]La pressió de l'atmosfera és màxima alnivell del mari disminueix amb l'altitud. Això és degut al fet que l'atmosfera es troba gairebé a l'equilibri hidroestàticde manera que la pressió és igual al pes de l'aire sobre un punt determinat. Així doncs, el canvi de pressió en funció de l'altitud es pot equiparar a la densitat mitjançant l'equació hidroestàtica:[8]
on:
- gnés lagravetat estàndard
- ρés ladensitat
- zl'altitud
- Plapressió
- Rlaconstant dels gasos
- Tlatemperatura termodinàmica(absoluta)
- mlamassa molar
Temperatura
[modifica]La temperatura de la troposfera generalment disminueix a mesura que augmenta l'altitud. La velocitat a la qual disminueix la temperatura,,es denominagradient tèrmico gradient vertical de temperatura[9](environmental lapse rate (ELR) en anglès). El gradient tèrmic vertical és la diferència de temperatura entre la superfície de la terra i latropopausadividida per l'altitud. Aquest càlcul assumeix l'aproximació que l'aire es troba perfectament quiet i no hi ha mescla de capes d'aire deguts a la convecció vertical o vents que puguin crear turbulències i, per tant, mesclar les capes d'aire.
El motiu d'aquest gradient de temperatures és la absorció per part delsòlde la major part de l'energia delsol,que després escalfa els nivells inferiors de l'atmosfera amb els quals es troba en contacte. Al mateix temps, la part superior de l'atmosfera es refreda degut a l'emissió de la radiació de calor.
| Interval d'altitud | Capa | Gradient vertical de temperatura | Gradient vertical de temperatura |
|---|---|---|---|
| (m) | (°C/km) | (°F/1000 peus) | |
| 0 – 11.000 | Troposfera | 6,5 | 3,57 |
| 11.000 – 20.000 | Tropopausa | 0,0 | 0,0 |
| 20.000 – 32.000 | Estratosfera | -1,0 | -0,55 |
| 32.000 – 47.000 | Estratosfera | -2,8 | -1,54 |
| 47.000 – 51.000 | Estratopausa | 0,0 | 0,0 |
| 51.000 – 71.000 | Mesosfera | 2,8 | 1,54 |
| 71.000 – 85.000 | Mesosfera | 2,0 | 1,09 |
| 85.000 – 90.000 | Mesopausa | 0,0 | 0,0 |
Els valors del gradient vertical de temperatura mostrats a la taula són resultat del càlcul,de manera que:
- Si tenen signe positiu la temperatura disminueix al augmentar l'altitud en laratioper distància especificada per interval d'altitud.
- Si tenen signe negatiu la temperatura augmenta al augmentar l'altitud en laratioper distància especificada per interval d'altitud.
- Si són nuls la temperatura es manté constant al llarg de l'interval d'altitud especificat.
Referències
[modifica]- ↑Baskaran,Mark.Handbook of Environmental Isotope Geochemistry(en anglès). Springer, 2011, p. vol.1, p.595.ISBN 3642106366.
- ↑Showman,Adam P.;Dowling,Timothy E. «2.1 Troposphere». A:Chapter 20 - Earth as a Planet: Atmosphere and Oceans(en anglès). Boston: Elsevier, 2014, p. 423–444.ISBN 978-0-12-415845-0.
- ↑«τρόπος» (en anglès). Wiktionary. [Consulta: 16 desembre 2019].
- ↑«Sphaera». Viccionari. [Consulta: 16 desembre 2019].
- ↑5,05,15,2Danielson, Eric William..Meteorology.McGraw-Hill, 2003.ISBN 0-07-365963-0.
- ↑Speight,James G. «2.1.1 The Troposphere». A:Chapter 1 - Chemicals and the Environment(en anglès). Butterworth-Heinemann, 2017, p. 1–41.ISBN 978-0-12-804492-6.
- ↑«Why is troposphere the most important of all the layers of the atmosphere» (en anglès). MyCourses.co.za, 23-07-2019. [Consulta: 16 desembre 2019].
- ↑Landau and Lifshitz.Fluid Mechanics(en anglès). Pergamon, 1979.
- ↑«Gradient vertical de temperatura». TermCat. [Consulta: 16 desembre 2019].
Vegeu també
[modifica]