1. Charakterystyka troposfery.
Ze względu na różnice właściwości fizycznych, w atmosferze można wyodrębnić wiele warstw, szczególnie w jej dolnych obszarach leżących stosunkowo blisko powierzchni Ziemi. W atmosferze ziemskiej wyróżnia się jej poszczególne warstwy według kryterium pionowego rozkładu temperatury. Według tego kryterium charakterystycznymi warstwami atmosfery są kolejno: troposfera, stratosfera, mezosfera, termosfera wraz ze stosunkowo bardzo cienkimi warstwami przejściowymi oddzielającymi te sfery.
Troposfera jest warstwą stykającą się z powierzchnią Ziemi i podlegającą silnemu oddziaływaniu podłoża. Jest więc stosunkowo najlepiej poznana.W jej obrębie można jeszcze wyróżnić dwie warstwy, a mianowicie warstwę tarciową, która rozciąga się do wysokości około 1500 metrów oraz atmosferę swobodną powyżej tej wysokości.
Wysokość troposfery tak naprawdę jest różna dla różnych obszarów na Ziemi. W zależności od szerokości geograficznej i pory roku wysokość troposfery waha się od ok. 7 km nad biegunami do ok. 17-18 km w strefie równikowej. W szerokościach umiarkowanych górna granica troposfery znajduje się średnio na wysokości 10-12 km. Jest to uwarunkowane przez wartość siły odśrodkowej, która wynika z ruchu rotacyjnego kuli ziemskiej. Do pozostałych czynników mających wpływ na grubość troposfery należy również sama powierzchnia Ziemi, a dokładniej wysokość temperatury i ciśnienia przy powierzchni.
Troposfera stanowi warstwę atmosfery, w której możliwe jest życie organizmów roślinnych i zwierzęcych. Skupia ona prawie 80 % całej masy powietrza, a w tym prawie całą parę wodną zawartą w atmosferze.
Jej zawartość określa wilgotność powietrza. Wpływ na nią mają: temperatura powietrza (im wyższa, tym wilgotność jest wyższa), zwiększająca się odległości od źródeł tej wilgoci,czyli np. od parujących oceanów.
szerokość geograficzna, pora roku oraz ciśnienie atmosferyczne.
Zawarta w troposferze para wodna może ulec tzw. kondensacji, tzn. przejść w stan ciekły, bądź resublimacji - przejściu w stan stały. Produktami kondensacji pary wodnej są mgła i chmury.
W dolnej części troposfery występuje znaczne zanieczyszczenie powietrza różnymi domieszkami, których źródłem są procesy i zjawiska zachodzące na powierzchni Ziemi, jest miejscem lokalizacji wszystkich aerozolów. W troposferze temperatura maleje wraz ze wzrostem wysokości niemal jednostajnie o 0,5-0,6°C/100 m. Na górnej jej granicy notuje się więc w obszarach międzyzwrotnikowych temperaturę w ciągu całego roku od ok. -70°C do ok. -80°C, nad biegunami latem od ok. -45°C, a zimą do ok. -70°C. Tego spadku temperatur można doświadczyć samemu np. podczas wspinaczki górskiej. Dzięki temu zjawisku na szczytach gór mogą utrzymywać się warstwy śniegu nawet gdy w dolinach panuje już wysoka temperatura. Ten pionowy spadek temperatur powoduje, że w najwyższych warstwach troposfery zawiera się ona w przedziale od -45 stopni C do -80 stopni C w zależności od pory roku i współrzędnych geograficznych..
W najniższej warstwie atmosfery - przebiegają główne procesy kształtujące pogodę i klimat.. Do jego głównych elementów należą:
temperatura powietrza - średnia temperatura przy powierzchni Ziemi wynosi 15ºC. Głównymi czynnikami wpływającymi na rozkład temperatur na naszym globie są: szerokość geograficzna, wysokość nad poziomem morza, rozkład ciśnienia, odległość od zbiornika wodnego, pokrycie terenu. Najwyższą temperaturę na kuli ziemskiej zanotowano w Dżibuti w Afryce, a wyniosła ona +63ºC, najniższą natomiast - na Antarktydzie, równą - 71º.
opady atmosferyczne - wielkość opadów na kuli ziemskiej również zależy od kilku czynników: od ogólnego układu cyrkulacji powietrza w troposferze, rzeźby terenu, odległości od morza i oceanu oraz od prądów morskich.
- ciśnienie atmosferyczne - normalny stan ciśnienia wynosi 760 mmHg, co się równa 1013 hPa. Jest kilka stałych układów ciśnienia na Ziemi: strefa niżu okołorównikowego, strefy wyżów podzwrotnikowych, strefy niżów szerokości umiarkowanych oraz strefy wyżów okołobiegunowych. Wyż baryczny cechuje małe zachmurzenie, mała ilość opadów oraz duże amplitudy temperatur między latem a zimą. Niże natomiast charakteryzują duże zachmurzenie, duża ilość opadów oraz małe amplitudy temperatur. Powyższe czynniki wpływają na kształtowanie się mas powietrza: równikowego, zwrotnikowego, polarnego i arktycznego.
Zachodzą w niej prawie wszystkie zjawiska decydujące o pogodzie i klimacie, jak kondensacja pary wodnej i związane z nią opady, wiatry, burze, fronty atmosferyczne, a także kataklizmy, jak tajfuny czy tornada.W troposferze formują się masy powietrza, fronty atmosferyczne, cyklony i antycyklony. Warstwę tę cechuje silny rozwój turbulencji i konwekcji.
Powyżej troposfery jako warstwa przejściowa występuje tropopauza. Jej grubość waha się od 0,5 do 2 kilometrów. Natomiast wysokość na jakiej się znajduje podobnie jak dla troposfery zależy od szerokości geograficznej oraz od pory roku. Na jej wysokość mają wpływ również przemieszczające się fronty atmosferyczne, czyli wyże i niże.