Тропопауза

Из простых термодинамических соображений следует, что температура атмосферы уменьшается с увеличением высоты. В атмосфере Земли температура падает примерно на 6,5 К на каждый километр подъема вверх в течение первых 15—20 км от поверхности. Выше температура начинает возрастать. Это изменение тенденции называется температурной инверсией и в основном обусловлено фотодиссоциацией озона под действием Солнца и последующими экзотермическими фотохимическими реакциями, которые мы кратко обсудим. В нижней области атмосферы более холодный воздух располагается над более теплым, что приводит к быстрому перемешиванию слоев по вертикали. Эта область называется тропосферой (от греческого слова, обозначающего вращение ). Во второй области более теплый воздух лежит поверх более холодного, что влечет большую стабильность их распределения по вертикали. Эта область носит название стратосфера (от латинского слова слоистый ). Тропосфера и стратосфера разделяются тропопаузой. Следующей темой нашего обзора будет озон в современной стратосфере. [c.216]

Для А. характерен постоянный обмен в-вом и энергией с гидросферой, литосферой и живыми организмами, а также с космич, пространством. Плотность, давление и состав воздуха непрерывно меняются при увеличении расстояния от поверхности Земли. А. делят на оболочки-тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу и экзосферу. Переходные области А. между соседними оболочками называют соотв. тропопауза, стратопауза и т. п. [c.212]

Термическое строение атмосферы представлено на рис. 1.1. Как видно, отдельные слои выделяют на основании хода температуры, неоднократно изменяющего свой знак с высотой во всей толще атмосферы. Некоторые характеристики этих зон приведены в табл. 1.2. Следует отметить, что границы отдельных слоев, разделяемых узкими переходными зонами, называемыми паузами, строго не фиксируются. Их положение зависит главным образом от экзогенного (внешнего) фактора - активности Солнца и уровня поступающей от него радиации. Высота тропопаузы меняется примерно от 8 км над полюсами до 16-18 км над экватором. Изменение этой границы происходит не монотонно тропопауза имеет разрывы около 60° и 30° широты в каждом из полушарий. Кроме того, как это выяснилось в последние годы, тропопауза образует складки. [c.9]

Рис. 1.6. Меридиональная циркуляция атмосферы. Обратите внимание на разную высоту и разрывы между тропической (/), среднеширотной ) и полярной (III) тропопаузами

Амплитуда годового хода концентраций в 1975-1980 гг. в Северном полушарии составляла 13,2 млн , т. е. была в пределах 3,9-4,2 % от среднего значения. С высотой внутригодовые вариации сглаживаются на нижней границе тропопаузы они составляли примерно 3,5 млн , а в стратосфере обычно находились на уровне 1 млн В верхней тропосфере наблюдается также сдвиг по времени сезонных вариаций с запаздыванием относительно нижних слоев воздуха на 25-30 сут. [c.85]

Вертикальное распределение метана также неравномерно. Над континентами наибольший градиент концентраций наблюдается в пограничном слое. В свободной атмосфере на высотах от 2-3 до 7-9 км концентрации СН выравниваются, однако в меридиональном направлении обнаруживается почти монотонное уменьшение его содержания при движении с севера на юг. В непосредственной близости к тропопаузе часто наблюдаются резкие колебания, особенно значительные вблизи разрывов тропопаузы в полярных и субтропических районах, где происходит активный обмен воздухом между тропосферой и стратосферой (рис. 3.13). В стратосфере с высотой содержание метана быстро убывает, и на уровне 50 км оно обычно не превышает 0,3 млн . [c.103]

Поскольку радикалы гидроксила образуются под действием солнечного света, окисление метана наиболее интенсивно происходит в летнее время. Этим объясняется летний минимум внутригодового хода концентраций СН4 в тропосфере. По отношению к тропосфере стоком служит также перенос метана в стратосферу. Быстрая убыль его содержания выше тропопаузы определяется более высокой концентрацией в стратосфере радикалов гидроксила. Кроме того, в верхних слоях стратосферы и в нижней части мезосферы в сток метана заметный вклад вносит его взаимодействие с атомарным кислородом, образующимся в результате фотолитических процессов [c.111]

Время жизни самого карбонилсульфида в условиях тропосферы около 1 года, и значительная его часть переносится через тропопаузу в стратосферу, где молекулы OS подвергаются фотолитическому распаду [c.139]

Вертикальное распределение НО также неравномерно. При прочих равных условиях с высотой концентрация его в тропосфере убывает примерно пропорционально убыли содержания водяных паров. Однако выше тропопаузы наблюдается увеличение концентрации НО до значений 10 -10 см , что связано с резким возрастанием фотохимического образования метастабильного кислорода, не только расщепляющего молекулы воды, но и инициирующего окисление молекулярного водорода и метана (реакции 5.28 и 5.29). [c.161]

Роль N0 в химии стратосферного озона двояка. В нижней стратосфере он может включаться в реакции, вполне аналогичные протекающим у земной поверхности. При этом совместное окисление N0 и метана, а также других углеводородов отработавших газов авиационных турбин, может приводить к увеличению содержания О3 непосредственно над тропопаузой. Большая интенсивность воздушного движения в верхней тропосфере Северного полушария создает необходимый для этого уровень концентраций N02 (более 20 трлн , см. рис. 5.2). На высотах 15-20 км циклические реакции [c.230]

Эти соединения подвергаются фотолитическому разложению уже в нижней стратосфере. Поэтому роль атомов брома особенно велика в химических процессах, протекающих вблизи тропопаузы. Разрушение озона и регенерация активного брома происходит в реакциях [c.233]

Нередко, уже в нижних слоях тропосферы наблюдается инверсия (рис. 2.1 б), т. е. изменения температуры на противоположное, которое приводит к прекращению вертикальных потоков. Этот близкий к поверхности слой - слой перемешивания. Высота его зависит от времени года, метеорологических условий верхней границей перемешивания является тропопауза. [c.32]

Выше облачного, в зоне тропопаузы, расположен второй аэрозольный слой, включающий частицы различной хими- [c.254]

Почему инверсионный слой аэрозольных частиц расположен на высотах тропопаузы [c.274]

По результатам зондирования [202] в верхней тропосфере непосредственно под тропопаузой был обнаружен довольно устойчивый слой частиц Айткена. Авторы [202] выдвигают предположение, что его возникновение обусловлено антропогенными факторами (регулярными полетами коммерческой реактивной авиации). [c.58]

Уже первые измерения при помощи РЯК обнаружили очень сложный вертикальный профиль концентрации ЯК, существенно изменяющейся даже на расстоянии 50 м. Сопоставление результатов одновременного запуска аэрозольного радиозонда для частиц радиусом больше 0,3 мкм и РЯК 19 декабря 1973 г. в Ларами (штат Вайоминг, США) выявило существенное различие вертикальных профилей концентрации частиц. Так, например, РЯК не дает относительного максимума концентрации вблизи уровня 100 гПа, четко зафиксированного АР. В слое между тропопаузой и уровнем 100 гПа зависимости концентрации от высоты по данным РЯК и АР противоположны, как это и должно быть, если исходить из того, что ЯК имеют тропосферное, а крупные частицы — стратосферное происхождение. [c.63]

Анализ данных измерений показал, что определяемая по двум фракциям микроструктура аэрозоля почти не изменяется в глобальной стратосфере отношение концентрации частиц двух фракций (с диаметром более 0,3 и 0,5 мкм) составляет 4—5 [177, 181]. Максимум суммарной концентрации обычно располагается на высотах 22—26 км в экваториальном поясе, снижаясь параллельно тропопаузе до 17—18 км в полярных районах (рис. 1.15). В слое максимума отношение смеси для аэрозоля составляет 8—10 частиц на миллиграмм воздуха, что эквивалентно отношению смеси по массе, равному примерно 1,3 10 . На уровне тропопаузы отношение смеси может, в зависимости от времени года, уменьшаться до 1 —10 раз. Максимум концентрации частиц расположен на 4 км ниже максимума отношения смеси, причем максимальная концентрация варьирует в пределах 0,5—1,5 см . [c.65]

Максимальное значение этой величины может преобладать в поясе вокруг средних широт. Если географическое положение этого пояса тесно связано с положением прорыва или прорывов тропопаузы, то следует ожидать, что пояс имеет, скорее, нерегулярный ход вокруг полушария или может быть разделенным на отдельные ветви. [c.136]

Медленное выпадение продуктов ядерных взрывов, проникших в стратосферу, происходит под действием различных по характеру процессов переноса. Из-за малой скорости вертикальных течений и недостаточного содержания влаги для вымывания частиц выпадение радиоактивных осколков из стратосферы происходит гораздо медленнее, чем из тропосферы. Радиоактивные вещества могут покинуть стратосферу практически лишь путем переноса воздушных масс, содержащих частицы, в тропосферу. Существует три пути такого переноса 1) непосредственное перемещение вниз через тропопаузу, 2) перемеш.ение тропопаузы вверх или возникновение ее вновь на большой высоте и 3) турбулентная крупномасштабная циркуляция через разрывы в тропопаузе. Относительное значение этих механизмов зависит от широты и долготы места взрыва и времени года. [c.288]

Стратосфера отличается высокой сухостью, вероятно, потому, что вода из тропосферы должна пройти через холодную ловушку в тропопаузе. Поэтому СН4 составляет более одной трети общей концентрации [НгО] + [СН4] в нижней стратосфере. В силу этого реакция (8.19) является важным источником ОН, особенно потому, что окисление радикала СНз (до СО) также дает еще два или три непарных кислорода. И N20, и СН4 — результат биологической активности (преимущественно микробиологической) на поверхности Земли. Основной вклад в СН3С1 также дает биологический источник, на этот раз локализованный в океане, хотя дополнительными источниками являются сгорание растительности и некоторые вулканические извержения. [c.219]

Не менее реакционноспособной составляющей атмосферы является водяной пар, концентрация которого быстро уменьшается с высотой вплоть до тропопаузы (граничного слоя между тропосферой и стратосферой), у поверхности земли (от 3% во влажных тропически.х районах до 2. 10- % в Антарктиде). [c.8]

Соединения азота. Известны следующие стабильные оксиды азота N20, N0, N02, N204, ЫгОз, N205. Оксид азота (I), являющийся продуктом жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, устойчив в тропосфере. Выше тропопаузы под действием солнечной радиации он подвергается фотолизу с образованием молекулярного азота и атомарного кислорода. Оксиды азота (II) и (IV)—N0 и НОг образуются в процессе горения. Остальные кислородные соединения азота выделяются в некоторых промышленных процессах. [c.14]

В период научно-технической революции резко возрос объем выброса в атмосферу галогенсодержащих соединений от антропогенных источников. Большое внимание исследователей и оживленную дискуссию вызывает проблема влияния галогенсодержащих соединений на слой озона. Эта проблема изучается Международной комиссией по атмосферному озону (МКАО). Не останавливаясь на значении озонного слоя в защите биосферы от действия ультрафиолетовой радиации солнца, заметим, что продукты химических превращений, протекающих в верхних слоях атмосферы (в тропопаузе и стратосфере), могут иметь стоки в приземные слои атмосферы и увеличивать степень загрязнения воздуха. [c.15]

Подавляющее больщинство опытов по ледяным ядрам прово дилось вблизи поверхности земли, но предпринимапись также попытки изучить влияние на спектр ядер таких факторов, как географическое положение и высота Оказалось, что концентрации ледяных ядер, измеренные при —20° С и осредненные за время порядка месяца, различаются в разных точках земного шара в 10—100 раз При исследовании с помощью установленной на самолете камеры Вильсона на высотах до 5 км было обнаружено, что концентрация ледяных кристаллов в переохлажденном облаке при данной температуре заметно меняется от одного дня к другому, при этом у верхней границы гемпературной инверсии нередко на- блюдаются скачки концентрации Позднее удалюсь провести измерения концентрации ледяных ядер над тропопаузой она оказалась того же порядка что и ниже тропопаузы [c.388]

Как известно, температура воздуха по мере движения вверх обычно снижается в среднем на 0,6 С на каждые 100 м. На высоте 12 - 14 км от поверхности Земли это понижение исчезает и, более того, двигаясь выше, можно наблюдать потепление. Этот слой, где происходит изменение температуры в обратном направлении, называется тропопауза. Выше находится стратосфера, где потепление в вертикальном направлении происходит в результате поглощения коротковолнового ультрафиолетового излучения и протекания фотохимических реакций. Тропопауза действует как экранизирующий слой. Источником движения потоков (холодных вниз, а теплых вверх) является снижение температуры с высотой. Поэтому перемешивание в тропопаузе замедляется и химически опасные вещества уже могут проникнуть в стратосферу только благодаря весьма медленному процессу молекулярной диффузии и практически задерживаются в фопосфере. [c.32]

Подобные реакции могут быть записаны для других форм, наприме окиси азота (N0), попадающей из двигателей сверхзвуковой авиаци1 или закиси азота (N2O), которая проходит через тропопаузу и проникг ет в стратосферу [c.47]

Природный хлор в стратосфере обычно переносится в виде ме-тилхлорида (СНзС1), который, по-видимому, поступает из морских и наземных биологических источников (см. п. 2.4.2). Эти природные источники составляют, однако, только 25 % хлора, который переносится через тропопаузу. С начала 1970-х ХФУ, используемые как аэрозольные распылители и охлаждающие вещества, стали широко распространяться в тропосфере. Раньше казалось, что не существует очевидного механизма разрушения этих высокоустойчивых соединений в нижней части атмосферы. Однако знание того, что ХФУ переносятся в стратосферу, позволило поднять вопрос об их влиянии на слой Оз. Эти соединения, например СРСЬ (Фреон-11) и СРгСЬ (Фреон-12), поглощают УФ-излучение в области 190-220 нм, что приводит к реакциям фотодиссоциации [c.256]

Причудливая зависимость T = f Z) выше тропопаузы определяется тепловыделением при протекании химических реакций с участием активных частиц (электроны, атомы, радикалы, газовые ионы, возбужденные частицы) — первичных продуктов атмосферных фотохимических реакций. Партнерами активных частиц в экзотермических реакциях служат основные атмосферные газы — Nj и О, — и малые составляющие — О3, СО, СН4, HjO, N0, и др. Их относительные концентрации выражают в единицах ppb (от англ. parti les per billion), т.е. в миллиардных долях (млрд ) общего числа газовых частиц. Так, концентрация СН4 составляет 10 ppb, т.е. при Р = 1 атм (Z = О км) и = 2,6 10 см [СН4] = l 10- 2,6 0 = 2,6 10 см-1 [c.252]

Хотя долгопериодные изменения содержания аэрозоля малы, на высотах менее 20 км все же наблюдается заметный годовой ход с максимумом зимой, минимумом летом при амплитуде около 10 частиц/см для всей толш и стратосферы. В пересчете на всю глобальную стратосферу это приводит к величине продукции аэрозоля за год, равной 6,5-10 т. Если предположить, что аэрозоль представляет собой капли 75 %-ного водного раствора серной кислоты и что последняя возникает за счет окисления сернистого газа, то для этого требуется 3,2 10 т сернистого газа в год. Принимая средний за год стратосферно-тропосферный обмен массы равным 75 %, можно рассчитать, что в таком случае отношение смеси сернистого газа на уровне тропопаузы должно составлять 0,4 10 . [c.65]

Детальный анализ данных наблюдений пространственно-временных вариаций глобального поля концентрации стратосферного аэрозоля по результатам зондирований на 11 станциях (какправило, один раз в два месяца), расположенных в диапазоне широт от 85° с. ш. до 90° ю. ш., показал, в частности, что, кроме слоя Юнге, наблюдаются тонкие слои аэрозоля большой горизонтальной протяженности, которые связаны либо с переносом воздуха через разрывы в тропопаузе умеренных широт, либо с вулканической активностью. [c.65]

По данным зондирований при помощи аэрозольного радиозонда (АР) в диапазоне широт от 85° с. ш. до 90° ю. ш. за период с конца 1971 г. до середины 1974 г., характеризующийся минимумом вулканической активности, Д. Хофманн, Д. Розен и др. [178, 181] выполнили анализ закономерностей глобальной пространственно-временной изменчивости содержания сульфатного аэрозоля в стратосфере и обсудили возможные источники аэрозоля (рис. 1.16). Данные наблюдений на различных станциях (Южный Полюс, Ларами, дрейфующая станция на широте 85° с. ш. и др.) показали глобальную тенденцию уменьшения содержания аэрозоля со временем. Данные наблюдений указывают на подобие пространственно-временных распределений аэрозоля в обоих полушариях. Особенности годового хода стратосферного аэрозоля, амплитуда которого составляет около 7,5 10 ча-стиц/см2, объясняются изменчивостью высоты тропопаузы. [c.66]

Для безоблачной атмосферы вертикальный профиль dT z) dt в стратосфере очень сильно зависит от степени ее замутненности. Стратосферный аэрозоль имеет полосы поглощения в области окна прозрачности 8—12 мкм. За счет поглощения восходящего теплового излучения он нагревает стратосферу, а за счет его отражения усиливает радиационное выхолаживание более низких слоев атмосферы. Расчеты показали, что для аридных и субаридных регионов и в тропической зоне для безоблачной атмосферы стратосферный слой поглощающего аэрозоля оптической толщиной 0,03—0,05 может полностью компенсировать радиационное выхолаживание стратосферы за счет СО2 в диапазонах высот 13—25 мкм. В силу возможной слоистой структуры стратосферного аэрозоля, профиль dTldt может иметь инверсионные скачки с областями радиационного выхолаживания и потепления. Отсюда вытекает важность учета влияния на климат аэрозолей (если они имеют большое время жизни), занесенных в стратосферу через разрывы тропопаузы. Роль стратосферного аэрозоля менее выражена для высоких широт и холодной тропосферы, а также в условиях облачности в силу как уменьшения содержания стратосферного аэрозоля, так и уменьшения восходящего теплового излучения поверхности планеты и тропосферы. [c.207]

Прилегающий к Земле слой — тропосфера —характеризуется уменьшением темгературы с высотой (порядка 6 град/км) и кончается тропопаузой на высоте от 7 км на полюсе до 17 кж на экваторе. Выше лежт стратосфера, где температура возрастает приблизительно от 200° К в тропопаузе до 280° К в стратопаузе (на высоте 50 кж). Далее следует мезосфера, где температура уменьшается с высотой до 170—180° К на высоте около 85 км (мезопауза). [c.1000]

Более того, с изменением климата положение пояса повышенной концентрации С1 могло быть сдвинуто в прошлом вследствие сдвига положения прорыва в тропопаузе. Это может служить частичным объяснением до некоторой степени внезанных изменений активности С (около 2%), наблюдаемых в кольцах деревьев и последние 1300 лет [16, 17]. Найдено, что активность С в кольцах деревьев изменяется со временем и местоноложением на земном шаре. Изменения со временем, по-видимому, состоят из краткосрочных колебаний, налагающихся на колебания, имеющие более длительный период [17]. Колебания, но-видимому, находятся в соответствии с климатическими явлениями. [c.136]

Величины этих краткосрочных колебаний активности С в кольцах деревьев совместимы с изменением широтного эффекта, обусловленного изменением нояса доминирующего снижения стратосферной двуокиси углерода. Итак, это толкование объясняет незначительное расхождение активности С растительного материала при его различном местонахождении в средних широтах, в то время как предварительно предложенное объяснение, такое, как изменение потока космических лучей или изменение скорости обмена СО, между океаном и атмосферой, объясняет только изменения, происходящие со временем. Настоящее толкование может быть проверено путем исследования ряда древесных колец (на срезах деревьев, собранных в различных географических широтах). Однако интерпретация таких измерений может быть осложнена нерегулярными, изменяющимися направлениями прорыва в тропопаузе. [c.136]

Основы и применения фотохимии (1991) -- [ c.216 , c.222 ]

Введение в химию окружающей среды (1999) -- [ c.28 ]

Основы общей химии Т 1 (1965) -- [ c.37 ]

Происхождение жизни Естественным путем (1973) -- [ c.321 ]

Основы общей химии том №1 (1965) -- [ c.37 ]

Неорганическая геохимия (1985) -- [ c.82 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология