Tropopausia

La tropopausa se extiende a altas alturas en las latitudes tropicales y se extiende a bajas alturas en las latitudes polares.

La tropopausa es el límite atmosférico que delimita la troposfera de la estratosfera, que son las dos más bajas de las cinco capas de la atmósfera de la Tierra. La tropopausa es una capa de estratificación de gradiente termodinámico, que marca el final de la troposfera y se encuentra aproximadamente a 17 kilómetros (11 millas) por encima de las regiones ecuatoriales y aproximadamente a 9 kilómetros (5,6 millas) por encima de las regiones polares.

Definición

La atmósfera del planeta Tierra: El tropopause está entre la troposfera y la estratosfera.

Elevándose desde la superficie planetaria de la Tierra, la tropopausa es el nivel atmosférico donde el aire deja de enfriarse con el aumento de la altitud y se vuelve seco, desprovisto de vapor de agua. La tropopausa es el límite que delimita la troposfera por debajo de la estratosfera por encima, y es parte de la atmósfera donde ocurre un cambio abrupto en la tasa de caída ambiental (ELR) de temperatura, de una tasa positiva (de disminución) en la troposfera a una tasa negativa en la estratosfera. La tropopausa se define como el nivel más bajo en el que la tasa de variación disminuye a 2 °C/km o menos, siempre que la tasa de variación media, entre ese nivel y todos los demás niveles superiores dentro de 2,0 km, no supere los 2 °C/km.. La tropopausa es una superficie de discontinuidad de primer orden, en la que la temperatura en función de la altura varía continuamente a través de la atmósfera, mientras que el gradiente de temperatura tiene una discontinuidad.

Ubicación

La troposfera es la capa más baja de la atmósfera terrestre; comienza en la capa límite planetaria y es la capa en la que ocurren la mayoría de los fenómenos meteorológicos. La troposfera contiene la capa límite y varía en altura desde un promedio de 9 km (5,6 mi; 30 000 pies) en los polos, a 17 km (11 mi; 56 000 pies) en el ecuador. En ausencia de inversiones y sin considerar la humedad, la tasa de caída de temperatura para esta capa es de 6,5 °C por kilómetro, en promedio, según U.S. Ambiente Estándar. Una medición de las tasas de caída troposférica y estratosférica ayuda a identificar la ubicación de la tropopausa, ya que la temperatura aumenta con la altura en la estratosfera y, por lo tanto, la tasa de caída se vuelve negativa. La ubicación de la tropopausa coincide con el punto más bajo en el que la tasa de caída es inferior a un umbral prescrito.

Como la tropopausa responde a la temperatura media de toda la capa que se encuentra debajo de ella, se encuentra en sus niveles máximos sobre el Ecuador, y alcanza alturas mínimas sobre los polos. Debido a esto, la capa más fría de la atmósfera se encuentra a unos 17 km sobre el ecuador. Debido a la variación en la altura inicial, los extremos de la tropopausa se denominan tropopausa ecuatorial y tropopausa polar.

Dado que la tasa de caída no es una cantidad conservadora cuando se considera la tropopausa para estudios de intercambios estratosfera-troposfera, existe una definición alternativa denominada tropopausa dinámica. Se forma con la ayuda de la vorticidad potencial, que se define como el producto de la densidad isoentrópica, es decir, la densidad que es medible utilizando la temperatura potencial como coordenada vertical, y la vorticidad absoluta, dado que esta cantidad alcanza valores muy diferentes para la troposfera y la estratosfera. En lugar de utilizar el gradiente de temperatura vertical como variable definitoria, la superficie de tropopausa dinámica se expresa en unidades de vorticidad potencial (PVU, 1 PVU = 10^-6 K m ² kg^-1 s^-1). Dado que la vorticidad absoluta es positiva en el Hemisferio Norte y negativa en el Hemisferio Sur, el valor umbral debe considerarse como positivo al norte del Ecuador y negativo al sur. En teoría, para definir una tropopausa global de esta manera, las dos superficies que surgen de los umbrales positivo y negativo deben coincidir cerca del ecuador utilizando otro tipo de superficie, como una superficie de temperatura potencial constante. Sin embargo, la tropopausa dinámica es inútil en las latitudes ecuatoriales porque los isentropos son casi verticales. Para la tropopausa extratropical en el Hemisferio Norte la OMM estableció un valor de 1,6 PVU, pero tradicionalmente se han utilizado valores mayores que oscilan entre 2 y 3,5 PVU.

También es posible definir la tropopausa en términos de composición química. Por ejemplo, la estratosfera inferior tiene concentraciones de ozono mucho más altas que la troposfera superior, pero concentraciones de vapor de agua mucho más bajas, por lo que se puede definir un límite apropiado.

Fenómenos

La tropopausa no es un límite fijo. Las tormentas eléctricas vigorosas, por ejemplo, en particular las de origen tropical, se extenderán hacia la estratosfera inferior y sufrirán una breve oscilación vertical de baja frecuencia (del orden de una hora o menos). Tal oscilación da como resultado una onda de gravedad atmosférica de baja frecuencia capaz de afectar tanto las corrientes atmosféricas como las oceánicas en la región.

La mayoría de los aviones comerciales vuelan en la estratosfera inferior, justo por encima de la tropopausa, durante la fase de crucero de sus vuelos; en esta región, las nubes y las perturbaciones climáticas significativas características de la troposfera suelen estar ausentes.