Troposfera

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La troposfera (dal greco: τροπος, "modo, mutazione, cambiamento") è la fascia sferoidale aeriforme dell'atmosfera terrestre che si trova in basso a diretto contatto con la superficie terrestre, di spessore variabile a seconda della latitudine (ai poli spessa solamente 8 km mentre all'equatore raggiunge i 16-20 km).

Nella troposfera sono concentrati i 3/4 dell'intera massa gassosa (78% azoto, 21% ossigeno, 0,9% argon, il rimanente 0,1% altri gas nobili, vapore acqueo e CO₂ che incide per lo 0,037% nella composizione della troposfera) e quasi tutto il vapore acqueo dell'atmosfera.

La troposfera è lo strato dove avviene la maggior parte dei fenomeni di carattere meteorologico, causati dalla circolazione delle masse d'aria e che danno vita ai venti, alle nuvole e alle precipitazioni atmosferiche.

La maggior parte degli inquinanti atmosferici emessi rimane confinata nella troposfera, alcuni concentrati vicino alla superficie terrestre, altri come O₃, CO₂, CH₄, sono distribuiti in modo più uniforme.

La troposfera è il luogo della vita: tutti gli esseri viventi (piante e animali) vivono in essa (biosfera), utilizzando alcuni dei gas che la costituiscono (ossigeno, azoto, anidride carbonica, vapore acqueo).

La troposfera è riscaldata principalmente dal basso ovvero dalla terra riscaldata a sua volta dalla radiazione solare. Ne deriva che la temperatura diminuisce con l'altitudine, e varia fino a raggiungere un minimo di −50 °C a 12 km di altezza^[1]; poiché in questa zona i rimescolamenti di aria sono frequenti la diminuzione della temperatura in altezza è irregolare, con approssimazione si può indicare un gradiente termico verticale medio di 6,5 °C/1 000 m^[1]; si tratta di un valore medio poiché si possono riscontrare abbassamenti di temperatura anche più repentini nell'ordine di 10 °C ogni 1 000 m^[1].

A un certo punto la temperatura si stabilizza a −55 °C circa: è la tropopausa, la zona di transizione fra troposfera e stratosfera.

Lo stesso argomento in dettaglio: Circolazione atmosferica.

La circolazione generale della troposfera è da considerarsi/interpretarsi come la modalità tramite la quale il Sistema Terrestre tenta di ripristinare l'equilibrio termico tra poli ed equatore a causa della difformità nell'assorbimento della radiazione solare con la latitudine. Il motore di tutto questo meccanismo è infatti la radiazione solare, che a seconda della sua inclinazione rispetto alla superficie terrestre invia più calore verso l'emisfero australe rispetto all'emisfero boreale e viceversa in funzione dell'anno solare.

In generale la circolazione terrestre è mirata alla diminuzione dello squilibrio della temperatura terrestre tra poli ed equatore, infatti: d'inverno avvengono colate fredde verticali, nell'ambito di un contesto di bassa pressione (circolazione ciclonica), da nord a sud per quanto riguarda l'emisfero boreale, mentre da sud a nord nell'emisfero australe; d'estate, invece, gli anticicloni termici tendono a riscaldare le latitudini intermedie da sud a nord nell'emisfero settentrionale e da nord a sud nell'emisfero meridionale, il contrario rispetto all'inverno.

In generale la circolazione dell'atmosfera può essere suddivisa in 3 grosse macrocelle per emisfero: la cella di Hadley che va dalla fascia equatoriale fino a quella tropicale, la cella di Ferrel che copre le medie latitudini e la cella polare che staziona sui poli fino al circolo polare. Ognuna di queste celle comunica con la confinante scambiandosi masse d'aria a temperatura e umidità diverse.

La circolazione generale è inoltre suddivisa in due parti, circolazione antizonale e circolazione zonale: quando si verifica il primo caso si hanno condizioni meteorologiche di dinamicità del tempo atmosferico e tendenza alla diminuzione dello squilibrio termico poli-equatore; questo tipo di circolazione è più frequente d'estate e d'inverno. Nel caso di circolazione zonale, invece, essa tende a essere omogenea e distesa nei paralleli, così come la pressione atmosferica, le temperature e le condizioni meteo. Essa può essere vista come un blocco unico, variabile anche per un minimo intervento della natura (vedi teoria del caos).

Lo stesso argomento in dettaglio: Fisica dell'atmosfera.

L'atmosfera terrestre è un gigantesco sistema termo-fluidodinamico, accoppiato con il sistema oceanico, la biosfera e la criosfera, e mosso da una sorgente di energia termica sotto forma di radiazioni che è il Sole. La natura dinamica e intrinsecamente caotica o turbolenta dell'atmosfera si esplica attraverso la circolazione generale dell'atmosfera e una serie innumerevole di fenomeni atmosferici che quotidianamente osserviamo. Gran parte di questi fenomeni possono essere inclusi in tre grandi categorie di processi:

• i processi di redistribuzione del calore, sia in verticale attraverso il trasferimento radiativo e convettivo, sia in orizzontale (a piccola, media e larga scala) attraverso i venti e la circolazione generale dell'atmosfera.

• i processi atmosferici coinvolti nel ciclo dell'acqua, innescati a loro volta dai processi radiativi, quali evaporazione, condensazione, nubi, precipitazioni e i fenomeni perturbativi ad essi associati (a piccola, media e larga scala) quali fronti meteorologici, cicloni extratropicali, cicloni tropicali, temporali, rovesci, tornado ecc.

• i processi legati all'elettricità atmosferica, come i fulmini.

Le prime due categorie di processi sono intimamente connesse giacché evaporazione, condensazione e formazioni cicloniche contribuiscono anch'esse al trasporto dell'energia nel sistema sia in verticale che in orizzontale e allo stesso tempo da essi innescati.

I vari fenomeni meteorologici sono classificati all'interno della cosiddetta scala dei moti atmosferici a seconda delle dimensioni del territorio, del tipo di analisi richiesta e dell'intervallo temporale di interesse in cui essi insistono.

• Aria

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• (EN) troposphere, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
• (EN) IUPAC Gold Book, "troposphere", su goldbook.iupac.org.

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