CURS nr.4STRUCTURA ATMOSFEREI

Structura verticala a atmosferei

• studiile de specialitate au demonstrat ca, pe verticala,

atmosfera nu este omogena, ea fiind alcatuita din mai multe

straturi concentrice, cu proprietati fizice si chimice diferite

(temperatura, presiune, umiditate, densitate etc);

• pe masura cresterii inaltimii, presiunea si densitatea scad

destul de regulat, in timp ce temperatura inregistreaza ample

variatii neregulate, determinate de procesele fizice si chimice,

predominante la diferite inaltimi;

• pe baza variatiei temperaturii cu altitudinea, se pot

diferentia cinci straturi principale, adoptate de Organizatia

Meteorologica Mondiala, in anul 1951, si anume: troposfera,

stratosfera, mezosfera, termosfera si exosfera;

• intre acestea sa gasesc zone de trecere de la una la alta ca:

tropopauza, mezopauza si termopauza;

• numele acestora se obtine fie prin adaugarea sufixului

pauza la numele stratului inferior (ex.tropopauza), fie prin

adaugarea prefixului sub la numele stratului superior

(ex.substratosfera);

TROPOSFERA

• este partea cea mai activa a atmosferei, in care este

concentrata cca. 80 % din masa sa si aproape toata

cantitatea de vapori de apa (cca. 90 %);

• aici au loc principalele fenomene atmosferice; aici apar

curentii convectivi ascendenti si descendenti; in troposfera bat

vanturile si tot aici au loc procesele de evaporare,

condensare, formarea norilor si a precipitatiilor;

• este stratul inferior al atmosferei, care se extinde de la 0 m si

pana la inaltimea, la care temperatura nu mai scade cu

altitudinea;

• acest nivel se afla situat la 16-18 km in zona calda, 10-12 km

la latitudini mijlocii si 6-8 km in zonele polare;

• explicatia grosimilor diferite si turtirea troposferei la poli,

ceea ce-i da un aspect de elipsoid de rotatie, se datoreaza

miscarii de rotatie a Pamantului, care la Ecuator determina o

forta centrifuga mai mare, fata de latitudinile superioare;

Naveta SPACE SHUTTLE ENDEAVOR

• de asemenea, aerul cald din zona intertropicala genereaza

curenti convectivi ascendenti, puternici in comparatie cu

zonele polare, unde acestia sunt neglijabili;

• scaderea temperaturii cu inaltimea are loc, dupa un gradient

termic vertical mediu de 0,60C/100 m, valabil pentru toate

zonele Pamantului;

• grosimea diferita a troposferei face ca, la limita ei superioara

sa se inregistreze temperaturi de -70…-800C deasupra

Ecuatorului si, de -50…-600C deasupra regiunilor temperate

si polare;

Variatia temperaturii aerului in atmosfera si troposfera

• in partea inferioara a troposferei, cu precadere iarna si

noaptea, pot fi intalnite situatii, cu durate nu prea mari, in care

temperatura aerului ramane neschimbata (izotermie), sau

creste cu inaltimea, in loc sa scada (inversiune termica);

Troposfera este divizata in trei substraturi:

1. troposfera inferioara (intre suprafata terestra si cca. 2000 m

altitudine); aceasta sufera cel mai mult influentele termice si

mecanice ale suprafetei terestre; contine cea mai mare cantitate

de vapori de apa si impuritati, dar si fenomenul de poluare;

2. troposfera mijlocie este cuprinsa intre 2 si 6-7 km, suferind

slabe influente ale suprafetei terestre; sunt prezente miscari

convective si advective, care asigura o deplasare si un schimb

al aerului;

3. troposfera superioara este situata la peste 6000 m inaltime

(influenta suprafetei terestre este minima); temperatura scade in

troposfera ecuatoriala pana la - 800C, iar in zona polara la

-600C; dinamica curentilor de aer este slaba. Se formeaza norii

superiori Cirrus, Cirrostratus si Cirrocumulus, alcatuiti din

cristale de gheata din care nu cad precipitatii;

TROPOPAUZA - face tracerea intre troposfera si stratosfera,

avand o grosime de la cateva sute de metri la 1-2 km;

• pozitia sa este mai inalta in zona ecuatoriala si, de aici,

scade in trepte spre cea polara;

• in tropopauza, temperatura pe verticala este constanta

(izotermie), iar in zona de inflexiune a sa iau nastere curenti

de aer rapizi, acei jet-strems, unul polar si altul tropical, cu

viteze foarte mari, de 200 - 500 km/h;

• acesti curenti rapizi de vest au aspectul unor brauri, care

inconjoara fiecare dintre cele doua emisfere, dupa

traiectorii ondulate;

STRATOSFERA

• se gaseste intre tropopauza si inaltimea medie de 32-35 km,

iar dupa A.Miller pana la 50 km;

• se caracterizeaza prin izotermie, cel putin in partea sa

inferioara, unde temperatura are, in medie, valori de -55…-600

C;

• aceasta consecinta a temperaturii pare a fi rezultatul

echilibrului ce se stabileste, intre caldura primita prin radiatie

de la strat la strat, dinspre suprafata terestra si cea cedata tot

prin radiatie, straturilor atmosferice superioare;

Felix Baumgartner 14.10.2012 - 39.045 m,1342,8 km/h

• in partea superioara, temperatura aerului creste, ajungand

la 25-30 km, la -450C, iar la 50 km chiar la 00C;

• inversiunea termica si izotermia se opun dezvoltarii

curentilor convectivi;

• ca urmare, transportul vaporilor de apa este oprit de

acest ,,baraj termic” si, in consecinta, umiditatea aerului este

extrem de redusa (0,01 grame vapori de apa/1 kg aer);

• vaporii de apa care totusi reusesc sa ajunga aici, sublimeaza

la inaltimea de 25-30 km formand norii sidefii;

• Stratopauza face trecerea intre stratosfera si mezosfera; se

afla in zona in care temperatura incepe sa scada spre

mezosfera;

MEZOSFERA

• este cuprinsa intre stratopauza si inaltimea de cca. 80 km;

• aerul este foarte rarefiat, avand doar 1016 molecule/cm3 aer;

• difuzia radiatiilor vizibile este slaba, iar cerul pare intunecat

si nu albastru, ca in troposfera;

• densitatea aerului, desi este redusa (de o mie de ori mai

mica decat la suprafata terestra), este insa suficienta pentru

ca meteoritii - prin frecarea cu aerul - sa se aprinda, la

intrarea lor in mezosfera;

• in jumatatea inferioara a mezosferei, gradientul termic

vertical mediu negativ se mareste, facand ca temperatura

aerului sa creasca, de la -40…-500C, cat masoara in

substratul de baza, pana la valori pozitive de 60 - 700C, in

substratul de la 50 - 55 km inaltime;

• mai sus de acest nivel, gradientul termic vertical mediu

devine pozitiv, iar temperatura scade cu inaltimea, atingand

la limita superioara a mezosferei, valori cuprinse intre - 80 … -

1100C;

• astfel, jumatatea inferioara a mezosferei se caracterizeaza

printr-o stratificare termica de inversiune, iar cea

superioara, printr-o stratificare termica directa sau

normala;

• mezosfera superioara se caracterizeaza si prin puternice

miscari termoconvective;

• norii argintii (nori luminosi nocturni) constituie, alaturi de

inversiunea termica si turbulenta intensa, a treia caracteristica

importanta a mezosferei;

• datorita inaltimii mari la care se formeaza (circa 80 km),

acestia sunt vizibili numai in intervalele de la inceputul si

sfarsitul noptii, cand Soarele aflat sub orizont ii lumineaza,

conferindu-le o stralucire argintie, pe fondul intunecat al boltii

ceresti;

• geneza norilor argintii a fost explicata prin prezenta unor

cantitati de vapori de apa si particule fine de cenusa vulcanica

• la nivelul de 50-55 km din mezosfera, ca si la cel de 25 km

din stratosfera, se afla concentratia maxima a ozonului;

• temperaturile ridicate de la aceste niveluri se datoreaza fie

degajarii de caldura, in urma procesului fotochimic al

disocierii moleculelor de oxigen, fie prin absorbtia de catre

ozon a radiatiilor ultraviolete;

• temperaturile foarte scazute din mezosfera superioara

sunt date de concentratia foarte scazuta a ozonului de aici si,

a slabei absorbtii a radiatiilor solare ultraviolete;