Troposfäär

Troposfääri struktuur ja koostis

Troposfäär on atmosfääri tihedaim osa, mis sisaldab umbes 75–80% selle kogumassist ja ligi 99% veeaurust ja aerosoolidest. Selle paksus ei ole ühtlane: ekvaatoril on see intensiivse päikesekütte ja tsentrifugaaljõu tõttu kõige suurem (kuni 18 km) ning poolustel, kus õhk on külmem ja tihedam, kõige väiksem (umbes 6 km).

Selle kihi ülemine piir on tuntud kui troposfääri ülemine piir. See toimib "termilise laena", mis hoiab niiskuse ja ilmastiku troposfääris. Kuna selle kohal asuv stratosfäär muutub kõrguse kasvades tegelikult soojemaks, takistab see troposfääri jahedama õhu edasist tõusu, piiramata seega enamiku pilvede teket.

Globaalse ilma mootoriruum

Peaaegu kõik nähtused, mida me tunneme kui "ilm", esinevad siin. Selle põhjuseks on asjaolu, et troposfäär soojeneb maapinnast ülespoole. Päikesevalgus soojendab Maa pinda, mis seejärel kiirgab soojust tagasi õhku. See loob vertikaalse temperatuuri gradiendi, kus õhk on kõige soojem allosas ja kõige jahedam ülaosas.

• Konvektsioon: Pinnalähedane soe õhk muutub hõredamaks ja tõuseb ülespoole, samal ajal kui jahedam ja tihedam õhk langeb alla. See pidev õhu liikumine tekitab tuule, turbulentsi ja vertikaalseid õhuvoolusid.
• Pilvede teke: õhk tõuseb, paisub ja jahtub. Kui õhk jõuab kastepunktini, kondenseerub veeaur veepiiskadeks või jääkristallideks, moodustades pilved ja lõpuks sademeid.
• Kasvuhooneefekt: Troposfääris olevate kasvuhoonegaaside, nagu süsinikdioksiidi ja metaani kontsentratsioon hoiab kinni väljuv soojus, hoides planeedi pinna temperatuuri eluks sobival tasemel.

Globaalne tsirkulatsioon ja jet stream

Troposfäär on koht, kus asuvad Maa peamised tuulesüsteemid. Suuremahulised tsirkulatsioonirakud (Hadley, Ferrel ja polaarrakud) jaotavad soojust ekvaatorilt pooluste suunas. Nende rakkude ülemistel piiridel, troposfääri ja stratosfääri vahelise piirkonna lähedal, asuvad jet streamid– kitsad kiiresti liikuvad õhuvoolud, mis juhivad tormisüsteeme üle kogu maakera.

Kuna troposfäär on nii hästi segunenud, levivad saasteained ja niiskus võrreldes kõrgematega kihtidega kiiresti. See tähendab aga ka seda, et enamik inimtekkelistest õhusaasteainetest jääb kinni sellesse alumisse kihti, mõjutades otseselt meie hingatava õhu kvaliteeti.

Kuidas kliimamuutus mõjutab troposfääri

Kui planeet soojeneb, toimuvad troposfääris mõõdetavad muutused. Teaduslikud vaatlused näitavad, et troposfäär füüsiliselt laieneb; kui õhk soojeneb, võtab see rohkem ruumi, tõstes troposfääri ülemise piiri kõrgemale taevasse. Lisaks võib soojem troposfäär hoida rohkem veeauru – umbes 7% rohkem iga kraadi kohta Celsiuse soojenemise kohta–, mis põhjustab intensiivsemaid torme ja tugevamaid sademeid.

Troposfääri oluline roll Maa ilmastiku ja kliimas

Troposfäär on Maa eluks kõige dünaamilisem ja olulisem atmosfääri kiht. See sisaldab hapnikku, mida me hingame, vett, mis meid elus hoiab, ja ilmastikunähtusi, mis kujundavad meie keskkonda, ning on vahetu ühenduslüli planeedi pinna ja kosmose vaakumi vahel. 

Selle liikumiste ja temperatuurimuutuste mõistmine on kogu kaasaegse meteoroloogia ja kliimauuringute alus, kuna see on endiselt peamine areen, kus ilmnevad globaalse soojenemise ja hooajaliste muutuste mõjud.