Тропопауза

Зональное строение тропопаузы в виде красного контура сверху. Показаны разрывы тропопаузы на границе циркуляционных атмосферных ячеек — тропической ячейки Хадли (Hadley cell) и ячейки умеренных широт Феррела (Ferrel cell) — и неоднородности на границе ячейки Феррела и полярной ячейки.

Тропопа́уза (от греч. τροπος — поворот, изменение и παῦσις — остановка, прекращение) — слой атмосферы, в котором происходит резкое снижение вертикального температурного градиента, переходный слой между тропосферой и стратосферой.

В тропосфере температура воздуха уменьшается с высотой примерно на 0,5—0,7 °С на 100 м. В 1902 году Леон Тейсерен де Бор обнаружил, что на некоторой высоте температура воздуха перестаёт понижаться и далее, с увеличением высоты, начинает повышаться. Он назвал эту границу «тропопаузой», и изобрёл термины «стратосфера» – для атмосферы, которая находится выше границы, и «тропосфера» – для нижнего слоя.

Согласно определению Всемирной Метеорологической Организации (англ. – World Meteorological Organization) нижняя граница тропопаузы (и, соответственно, верхняя тропосферы) — это минимальная высота, на которой вертикальный градиент температуры падает до 0,2°С/100 м (или ниже) и среднее значение этого параметра в вышележащем слое толщиной 2 км не превышает 2°С/км. В некоторых случаях наблюдается вторая тропопауза, если вертикальный градиент над первой тропопаузой превышает 3°С/км^[1]. Толщина тропопаузы составляет от нескольких сотен метров до 2—3 километров.

В земной атмосфере высоты и температуры тропопаузы зависят от географической широты и подвержены сезонным и суточным колебаниям вследствие изменений инсоляции. В полярных районах тропопауза расположена на высотах 8—10 км (над уровнем моря), её температура составляет 210—220 K в умеренных зонах — на высотах 10–12 км, и 180—200 K — в тропиках, на высотах 16—18 км. В высоких и умеренных широтах тропопауза в зимний сезон на 1–2 км ниже и на 8-15 К теплее, чем в летний период; в тропических широтах сезонные колебания параметров тропопаузы значительно меньше.

В субтропиках наблюдаются разрывы тропопаузы на границах циркуляционных атмосферных ячеек, обусловленные субтропическими струйными течениями со скоростями, превышающими 30 м/с, эти разрывы разграничивают низкую тёплую полярную и холодную высокую тропическую тропопаузы. При вторжении холодных масс воздуха в низкие широты полярная тропопауза, расположенная на высотах 9–12 км, вклинивается под тропическую, находящуюся на уровне 15–17 км, в результате чего возникают две тропопаузы, после чего верхняя тропопауза постепенно разрушается.

В областях вне тропических струйных течений разрывы тропопаузы, как правило отсутствуют.

Высота тропопаузы также подвержена непериодическим изменениям при синоптических процессах — она снижается над циклонами и холодными воздушными массами и повышается над антициклонами и тёплыми воздушными массами^[2].

В 1980-х годах, космический аппарат NASA обнаружил, что тропопаузы характерны и для таких планет, как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а также для спутника Сатурна — Титана. Интересно отметить, что в атмосферах совершенно разных миров эта невидимая граница проходит на одном и том же уровне — там, где давление составляет около 0,1 бар или одну десятую давления на поверхности Земли^[3].

Ссылки

Литература

• Погосян Х. П. Общая циркуляция атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959. — 260 с. — 2000 экз.
• Погосян Х. П. Общая циркуляция атмосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972. — 396 с. — 1350 экз.
• Маховер З. М. Климатология тропопаузы / Отв. ред. А. М. Баранов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 256 с. — 1000 экз.