Por que a tropopausa tropical é a parte mais fria dos 20 km mais baixos da atmosfera na média anual?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, em média anual, a tropopausa tropical — isto é, a camada de transição entre troposfera e estratosfera na região equatorial — aparece como o ponto mais frio nos primeiros
da atmosfera. Para responder, vamos usar conceitos de perfil térmico convectivo (lapse rate adiabático), altura da tropopausa e balanço radiativo na alta tropopausa.
Passo 2
Na troposfera a temperatura decresce com a altura segundo uma taxa aproximada de
(chamada de lapse rate pseudo-adiabático), de modo que
onde
é a temperatura ao nível da superfície. Em latitudes tropicais a atividade convectiva profunda mantém essa taxa até alturas maiores do que em latitudes médias.
Passo 3
Como a tropopausa tropical situa-se tipicamente em torno de
(em vez de ~10–12 km nas médias latitudes), ao aplicar
obtém-se um valor de
ainda mais baixo. Ou seja, quanto maior
, mais frio fica o topo da troposfera pelo resfriamento adiabático do ar convectado.
Passo 4
Além disso, na alta tropopausa tropical o ar é muito seco e a densidade de ozônio é menor, reduzindo o “aquecimento” por absorção de radiação ultravioleta. Ao mesmo tempo, o C
e o pouco vapor d’água restantes emitem eficientemente radiação infravermelha para o espaço, promovendo um forte resfriamento radiativo naquele nível.
Passo 5
A combinação de (1) tropopausa mais elevada, (2) resfriamento adiabático contínuo até essa altura e (3) forte resfriamento radiativo (com baixo aquecimento por ozônio) faz com que a tropopausa tropical seja, na média anual, a região mais fria dos primeiros
da atmosfera.
Resposta
Porque na zona tropical a tropopausa fica mais alta (resfriamento adiabático por convecção até maiores altitudes) e ali o ar seco com pouca ozônio sofre forte resfriamento radiativo, resultando na temperatura mínima entre 0 e 20 km.