TROPOPAUSE: ĐẶC ĐIỂM, THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CHỨC NĂNG - MÔI TRƯỜNG - 2026

Các tropopause là một vùng chuyển tiếp trung gian giữa hai lớp khí quyển của Trái đất. Nó nằm giữa lớp dưới của khí quyển, được gọi là tầng đối lưu, và lớp phía trên nó, tầng bình lưu.

Bầu khí quyển của Trái đất đã được chia thành nhiều lớp. Các lớp này được gọi là "hình cầu" và vùng chuyển tiếp giữa các lớp được gọi là "tạm dừng". Theo thành phần hóa học và sự biến đổi nhiệt độ của nó, các lớp của khí quyển là tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng trung lưu, khí quyển và ngoại quyển.

Hình 1. Các lớp và vùng chuyển tiếp của khí quyển Trái đất. Nguồn: Josell7 Tầng đối lưu kéo dài từ bề mặt Trái đất với độ cao lên đến 10 km. Tầng bình lưu có độ cao từ 10 km đến 50 km. Tầng trung lưu có độ cao từ 50 km đến 80 km. Khí quyển có độ cao từ 80 km đến 500 km và ngoại quyển có độ cao từ 500 km đến 10.000 km. Sau đó là giới hạn với không gian liên hành tinh.

Đặc điểm Tropopause

Khu vực nhiệt đới là một khu vực có những đặc điểm rất đặc biệt mà gần đây đã thúc đẩy nghiên cứu khoa học chi tiết hơn. Là khu vực chuyển tiếp các tính chất giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu, có thể nêu ngắn gọn đặc điểm của hai tầng này.

Tầng đối lưu là lớp hoạt động nơi xảy ra các hiện tượng khí tượng bắt nguồn từ khí hậu, chẳng hạn như gió, mưa, bão điện và bão. Nhiệt độ ở lớp này giảm dần theo độ cao.

Ở tầng bình lưu, nhiệt độ tăng theo độ cao do tác dụng của các phản ứng hóa học tỏa nhiệt (tỏa nhiệt). Ozone chủ yếu tham gia, hấp thụ bức xạ tia cực tím (UV) năng lượng cao từ mặt trời.

Vùng nhiệt đới là ranh giới giữa hai lớp khí này có các tính chất rất khác nhau về nhiệt độ, thành phần hóa học và động lực học nói chung. Các đặc điểm của tropopause được liệt kê ngắn gọn dưới đây.

Chiều cao

Độ cao mà điểm dừng nằm trên bề mặt Trái đất có thể thay đổi. Nó thay đổi theo vĩ độ, theo mùa và theo thời gian trong ngày.

Nhiệt đới nằm ở độ cao trung bình từ 7 đến 10 km ở các vùng cực của Trái đất và cao từ 16 đến 18 km ở các vùng của vùng nhiệt đới, xung quanh đường xích đạo.

Theo cách này, nhiệt đới cực ấm hơn và gần bề mặt trái đất hơn, trong khi nhiệt đới xích đạo-nhiệt đới mát hơn và cao hơn.

Ở xích đạo, tia sáng Mặt trời chiếu vuông góc lên bề mặt Trái đất, gây ra hiện tượng nóng bề mặt rất lớn. Nhiệt từ bề mặt trái đất được hấp thụ bởi không khí của tầng đối lưu, nó mở rộng trong vùng nhiệt đới-xích đạo này và làm tăng khoảng cách đến nhiệt đới.

Thông qua các nghiên cứu khoa học khác nhau, người ta đã xác định được rằng chiều cao toàn cầu của nhiệt đới đã tăng lên trong những năm gần đây. Người ta tin rằng sự gia tăng này có thể là do sự gia tăng khí nhà kính (GHG), sự giảm sút của tầng ôzôn ở tầng bình lưu và sự nguội đi của tầng này.

Những thay đổi về độ cao của nhiệt đới là bằng chứng về sự ấm lên của tầng đối lưu, được gọi là hiện tượng nóng lên toàn cầu.

Tiếng vỗ tay như một vùng yên tĩnh

Vùng nhiệt đới tạo thành một vùng tương đối yên tĩnh, vì các hiện tượng khí tượng bắt nguồn từ khí hậu xảy ra bên dưới vùng này, trong tầng đối lưu. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây báo cáo rằng nhiệt độ cao thể hiện một động lực cụ thể.

Nhiệt độ

Trong vùng nhiệt đới, nhiệt độ không đổi, nó không giảm theo độ cao (như trong tầng đối lưu) và cũng không tăng theo độ cao (như trong tầng bình lưu). Nhiệt độ tạm dừng khoảng -55 ^° C.

Vùng gián đoạn

Vùng nhiệt đới không phải là một vùng liên tục; có những đứt gãy trong khu vực này ở các khu vực thuộc vĩ độ nhiệt đới và vĩ độ trung bình của bán cầu Bắc và Nam của Trái đất.

Khu vực lưu trữ và vận chuyển độ ẩm

Nhiệt đới đóng vai trò như một bể chứa lớn cho độ ẩm trong tầng đối lưu, và có chức năng vận chuyển hơi nước vào tầng bình lưu.

Sự hình thành của mây ti

Vùng nhiệt đới là vùng hình thành những đám mây giống như ti, một loại mây trắng cao tạo thành từ các tinh thể băng. Chúng có hình dạng như những sợi tơ thành dải hẹp, mảnh, tương tự như những lọn tóc.

Hình 2. Mây hình vòng cung. Nguồn: Pixabay.com

Những đám mây hình vòng cung phản xạ ánh sáng mặt trời và giữ nhiệt mà Trái đất tỏa ra bên ngoài. Người ta không biết chính xác sự cân bằng ròng của các đám mây ti tích đang làm lạnh hay ấm lên của hành tinh.

Sự xuất hiện của mây ti cho thấy sự thay đổi thời tiết với nhiệt độ thấp và mưa trong vòng 24 giờ tới.

Thành phần hóa học của chất dinh dưỡng

Vùng nhiệt đới biểu thị một vùng có sự thay đổi đột ngột giữa thành phần hóa học của tầng đối lưu và của tầng bình lưu. Nó chứa khí đến từ cả hai lớp.

Trong vùng nhiệt đới là các khí từ tầng đối lưu, chẳng hạn như hơi nước và carbon monoxide (CO). Ngoài ra còn có ozon (O ₃ ), một loại khí đến từ tầng bình lưu.

Phản ứng hóa học rất thú vị xảy ra trong thời gian ngắn. Các nhà khoa học đang cố gắng nghiên cứu những thay đổi hóa học này để có được lời giải thích đầy đủ hơn về hiện tượng trái đất nóng lên.

Làm thế nào là tropopause được nghiên cứu?

Để nghiên cứu hiện tượng nhiệt đới, phải lấy mẫu hỗn hợp khí của nó. Việc lấy mẫu ở độ cao lên tới 18 km so với bề mặt trái đất này gặp rất nhiều khó khăn.

Chỉ có một số máy bay có thể đạt được những độ cao này. NASA có ba máy bay rất tinh vi được trang bị thiết bị đặc biệt để thực hiện các nghiên cứu này. Đây là các máy bay ER-2, DC-8 và WB-57.

Ba máy bay này, cùng với cơ sở hạ tầng hỗ trợ với vệ tinh và radar, thiết bị phát hiện tại chỗ và phát hiện từ xa, hoàn thành sứ mệnh được gọi là TC4, từ viết tắt của nó trong tiếng Anh: Tropical Composition, Clouds and Climate Coupling Experiment.

Đặc trưng

Hệ thống nhiệt có chức năng quan trọng trong việc vận chuyển hơi nước từ tầng đối lưu đến tầng bình lưu. Nó cũng có chức năng như một khu vực để trộn các khí có nguồn gốc từ tầng đối lưu (hơi nước, carbon monoxide) với các khí từ tầng bình lưu (ozone).

Hiện tượng nhiệt đới gần đây đang được nghiên cứu như một chỉ số về sự nóng lên toàn cầu của hành tinh và các hiện tượng xác định hóa học khí quyển nói chung.

Người giới thiệu

1. Newton, R., Vaughan, G., Hintsa, E. và cộng sự. (2018) Các quan sát về không khí nghèo ôzôn trong tầng nhiệt đới nhiệt đới. Hóa học và Vật lý khí quyển. 18: 5157-5171 doi: 10.5194 / acp-18-5157-2018
2. Biernat, K., Keyser, D. và Bosart, LF (2017). Mối liên hệ giữa Lốc xoáy Bắc Cực lớn vào tháng 8 năm 2012 và các xoáy thuận Tropopause. Liên minh Địa vật lý Hoa Kỳ, Cuộc họp Mùa thu 2017, tóm tắt # A43D-2478.
3. Werner, B. (2017) Khảo sát tầng bình lưu cận nhiệt đới thấp nhất và tầng đối lưu nhiệt đới trên và tầng nhiệt đới đối với brom vô cơ. Hóa học và Vật lý khí quyển. 17 (2): 1161-1186. doi: 10.5194 / acp-17-1161-2017
4. Jensen, EJ, Pfister, L., Jordan, DE, Bui, TV, Ueyama, R. và Singh. HB (2017). Thí nghiệm Tropopause Nhiệt đới trong Không khí của NASA: Phép đo Máy bay Độ cao ở Vùng nhiệt đới Tây Thái Bình Dương. AMS 100. Tạp chí trực tuyến. BAMS. doi: 10.1175 / BAMS-D-14-00263.1
5. Jensen, EJ, Kärcher, B., Ueyama, R., Pfister, L., Bui, TV và tất cả. (2018). Hạt nhân băng không đồng nhất trong lớp nhiệt đới nhiệt đới. Tạp chí Nghiên cứu Địa lý: Khí quyển. 123 (21): 12,210-12,227.