تروبوبوز: الخصائص والتركيب الكيميائي والوظائف - بيئة - 2026

و التروبوبوز هو منطقة انتقالية وسيطة بين طبقتين من الغلاف الجوي للأرض. يقع بين الطبقة السفلى من الغلاف الجوي ، والتي تسمى طبقة التروبوسفير ، والطبقة التي تعلوها طبقة الستراتوسفير.

تم تقسيم الغلاف الجوي للأرض إلى عدة طبقات. تسمى هذه الطبقات "المجالات" وتسمى مناطق الانتقال بين الطبقات "التوقفات المؤقتة". وفقًا لتكوينه الكيميائي وتغير درجات الحرارة ، فإن طبقات الغلاف الجوي هي طبقة التروبوسفير والستراتوسفير والميزوسفير والغلاف الحراري والغلاف الخارجي.

الشكل 1. الطبقات والمناطق الانتقالية للغلاف الجوي للأرض. المصدر: Josell7 يمتد التروبوسفير من سطح الأرض حتى ارتفاع 10 كم. يتراوح ارتفاع الستراتوسفير من 10 كم إلى 50 كم. يتراوح ارتفاع طبقة الميزوسفير من 50 كم إلى 80 كم. الغلاف الحراري من 80 كم إلى 500 كم ، والغلاف الخارجي من 500 كم إلى 10000 كم في الارتفاع. هذا الأخير هو الحد الأقصى مع الفضاء بين الكواكب.

خصائص التروبوبوز

التروبوبوز هي منطقة ذات خصائص خاصة جدًا حفزت دراستها العلمية بمزيد من التفصيل مؤخرًا. نظرًا لكونها منطقة انتقال الخصائص بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير ، فمن المناسب الإشارة بإيجاز إلى خصائص هاتين الطبقتين.

طبقة التروبوسفير هي الطبقة النشطة التي تحدث فيها ظواهر الأرصاد الجوية التي تنشأ عن المناخ ، مثل الرياح والأمطار والعواصف الكهربائية والأعاصير. تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة مع الارتفاع.

في الستراتوسفير ، تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع بسبب تأثير التفاعلات الكيميائية التي تنبعث منها حرارة (طاردة للحرارة). يتدخل الأوزون بشكل أساسي ، حيث يمتص الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة من الشمس.

التروبوبوز هو الحد الفاصل بين هاتين الطبقتين الغازيتين اللتين لهما خصائص مختلفة جدًا لدرجة الحرارة والتركيب الكيميائي والديناميكيات العامة. يتم سرد خصائص التروبوبوز بإيجاز أدناه.

ارتفاع

الارتفاع الذي يقع عنده التروبوبوز فوق سطح الأرض متغير. إنه يتغير مع خط العرض والموسم والوقت من اليوم.

يقع التروبوبوز على ارتفاع متوسط ​​من 7 إلى 10 كيلومترات في مناطق قطبي الأرض ، وما بين 16 إلى 18 كيلومترًا في المناطق المدارية ، حول خط الاستواء.

بهذه الطريقة ، يكون التروبوبوز القطبي أكثر دفئًا وأقرب إلى سطح الأرض ، بينما يكون التروبوبوز الاستوائي الاستوائي أكثر برودة وأعلى.

عند خط الاستواء ، تصطدم أشعة الشمس بسطح الأرض بشكل عمودي ، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة السطح. يتم امتصاص هذه الحرارة من سطح الأرض بواسطة هواء التروبوسفير ، والذي يتمدد في هذه المنطقة الاستوائية الاستوائية ويزيد من المسافة إلى التروبوبوز.

من خلال الدراسات العلمية المختلفة ، تم تحديد أن الارتفاع العالمي للتروبوبوز قد زاد في السنوات الأخيرة. ويعتقد أن هذه الزيادة قد تكون بسبب الزيادة في غازات الاحتباس الحراري (GHG) ، وانخفاض طبقة الأوزون في الستراتوسفير ، وتبريد هذه الطبقة.

التغييرات في ارتفاع التروبوبوز هي دليل على ارتفاع درجة حرارة طبقة التروبوسفير ، والتي تسمى الاحترار العالمي.

التروبوبوز كمنطقة من الهدوء

يشكل التروبوبوز منطقة من الهدوء النسبي ، حيث أن ظواهر الأرصاد الجوية التي تنشأ عن المناخ تحدث أسفل هذه المنطقة ، في طبقة التروبوسفير. ومع ذلك ، تشير الدراسات الحديثة إلى أن التروبوبوز يقدم ديناميكية معينة.

درجة الحرارة

في منطقة التروبوبوز ، تظل درجة الحرارة ثابتة ، ولا تنخفض مع الارتفاع (كما في طبقة التروبوسفير) ولا تزداد مع الارتفاع (كما في الستراتوسفير). تبلغ درجة حرارة التروبوبوز حوالي -55 ^درجة مئوية.

منطقة الانقطاع

التروبوبوز ليس منطقة مستمرة ؛ توجد فواصل في هذه المنطقة في مناطق خطوط العرض الاستوائية وخطوط العرض الوسطى لنصف الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.

منطقة تخزين الرطوبة ونقلها

يعمل التروبوبوز كخزان كبير للرطوبة في طبقة التروبوسفير ، وله وظيفة نقل بخار الماء إلى الستراتوسفير.

تشكيل الغيوم الرقيقة

التروبوبوز هي المنطقة التي تتشكل فيها السحب الشبيهة بالسحب ، وهي نوع من السحب البيضاء الطويلة المكونة من بلورات الجليد. تتشكل مثل الشعيرات في أشرطة رفيعة وضيقة تشبه تجعيد الشعر.

الشكل 2. السحب الرقيقة. المصدر: Pixabay.com

تعكس الغيوم الرقيقة ضوء الشمس وتحبس الحرارة التي تنبعث منها الأرض إلى الخارج. من غير المعروف بالضبط ما إذا كان التوازن الصافي للسحب الرقيقة يؤدي إلى تبريد أو ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

يشير ظهور السحب الرقيقة إلى تغير في الطقس مع انخفاض درجات الحرارة والأمطار خلال الـ 24 ساعة القادمة.

التركيب الكيميائي للتروبوبوز

يمثل التروبوبوز منطقة تغير مفاجئ بين التركيب الكيميائي لطبقة التروبوسفير وتلك الخاصة بالستراتوسفير. يحتوي على غازات تأتي من كلا الطبقتين.

في التروبوبوز توجد غازات من طبقة التروبوسفير ، مثل بخار الماء وأول أكسيد الكربون (CO). يوجد أيضًا أوزون (O ₃) ، وهو غاز يأتي من الستراتوسفير.

تحدث تفاعلات كيميائية مثيرة للاهتمام في التروبوبوز. يحاول العلماء دراسة هذه التغيرات الكيميائية للحصول على شرح أكثر اكتمالا لظاهرة الاحتباس الحراري.

كيف تتم دراسة التروبوبوز؟

لدراسة التروبوبوز ، يجب أخذ عينات من خليط الغازات. يمثل أخذ العينات على ارتفاعات تصل إلى 18 كم فوق سطح الأرض العديد من الصعوبات.

فقط عدد قليل من الطائرات يمكنها الوصول إلى هذه المرتفعات. لدى ناسا ثلاث طائرات متطورة للغاية ومجهزة بمعدات خاصة لإجراء هذه الدراسات. هذه هي طائرات ER-2 و DC-8 و WB-57.

هذه الطائرات الثلاث ، إلى جانب البنية التحتية الداعمة مع الأقمار الصناعية والرادارات ، ومعدات الكشف في الموقع والكشف عن بعد ، تفي بما يسمى بمهمة TC4 لاختصارها باللغة الإنجليزية: تكوين Tropical Composition ، Clouds and Climate Couperiment Experiment.

المميزات

التروبوبوز له وظائف مهمة في نقل بخار الماء من طبقة التروبوسفير إلى الستراتوسفير. كما أنها تعمل كمنطقة لخلط الغازات ذات الأصل التروبوسفيري (بخار الماء وأول أكسيد الكربون) مع غازات الستراتوسفير (الأوزون).

تمت دراسة التروبوبوز مؤخرًا كمؤشر على الاحترار العالمي للكوكب والظواهر التي تحدد كيمياء الغلاف الجوي العامة.

المراجع

1. نيوتن ، ر. ، فوغان ، ج ، هينتسا ، إي وآخرون. (2018) ملاحظات الهواء فقير الأوزون في طبقة التروبوبوز الاستوائية. كيمياء الغلاف الجوي والفيزياء. 18: 5157-5171 دوى: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat ، K. ، Keyser ، D. and Bosart ، LF (2017). الروابط بين إعصار القطب الشمالي العظيم في أغسطس 2012 و Tropopause Polar Vortices. الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي ، لقاء الخريف 2017 ، الملخص # A43D-2478.
3. فيرنر ، ب. (2017) فحص طبقة الستراتوسفير شبه الاستوائية الأدنى وطبقة التروبوسفير المدارية وطبقة التروبوبوز من أجل البروم غير العضوي. كيمياء الغلاف الجوي والفيزياء. 17 (2): 1161-1186. دوى: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. جنسن ، EJ ، Pfister ، L. ، الأردن ، DE ، Bui ، TV ، Ueyama ، R. و سينغ HB (2017). تجربة NASA المحمولة جوا Tropical Tropopause: قياسات الطائرات عالية الارتفاع في المناطق الاستوائية الغربية من المحيط الهادئ. AMS 100. المجلات على الإنترنت. BAMS. دوى: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. جنسن ، EJ ، Kärcher ، B. ، Ueyama ، R. ، Pfister ، L. ، Bui ، TV et all. (2018). نواة جليدية غير متجانسة في طبقة Tropopause Tropopause. مجلة البحوث الجغرافية: الغلاف الجوي. 123 (21): 12210-12227.