La troposfera es la capa de la atmósfera más cercana a la superficie terrestre, extendiéndose desde el suelo hasta 10 o 12 Km de altitud. En esta se genera el clima producto de fenómenos atmosféricos como los vientos, la nubosidad, la lluvia y variaciones de temperatura, además es donde se desarrolla la vida.
Se caracteriza por una disminución de la temperatura en función de la altitud y la presión atmosférica disminuye con la altura, tal como ocurre en toda la atmósfera.
La troposfera es una capa gaseosa compuesta en 78,08% de nitrógeno, 20,95% de oxígeno, y 0,93% de argón. Asimismo, presenta trazas de gases como CO2, neón e hidrógeno y una proporción variable entre 0% al 4% de vapor de agua, dependiendo del área de la troposfera y la época del año.
Esta capa de la atmósfera cumple una importante función en la regulación de la temperatura terrestre, así como en la distribución de la humedad. También incide en la generación del clima y las corrientes marinas, factores todos que en conjunto permiten el desarrollo de la vida.
Características de la troposfera
Es la capa inferior de la atmósfera en contacto directo con la superficie terrestre, siendo la más dinámica. Por esto, forma un sistema que abarca todo el planeta, con efectos tanto positivos como negativos.
Gracias a la circulación de los gases contenidos en la troposfera se regula la temperatura terrestre y se distribuye la humedad disponible. Sin embargo, esta capa también distribuye a nivel mundial los contaminantes que el ser humano introduce en ella.
Altura, presión y densidad
La troposfera alcanza una altitud promedio de 12 Km, siendo esta mayor en las latitudes ecuatoriales, llegando hasta 19 Km y en los polos hasta 9 Km de altitud. Su límite con la estratosfera es una zona de transición llamada tropopausa.
En la troposfera se encuentra cerca del 80% de la masa gaseosa atmosférica, y específicamente debajo de los 6.000 msnm el 50% del aire. En esta capa es donde la atmósfera alcanza su mayor densidad y presión.
Temperaturas
La troposfera se caracteriza porque la temperatura disminuye a una tasa promedio de 6,5 ºC por cada kilómetro de altitud. Esto equivale a una disminución de 1 ºC cada 155 m, en zonas templadas y cada 180 m en la zona intertropical, además se estabiliza alrededor de -55 ºC al llegar a la tropopausa.
Sin embargo, ocurren también fenómenos de inversión térmica en algunas regiones de la troposfera, en las cuales la temperatura aumenta con la altura. Esto ocurre por el enfriamiento de capas inferiores de aire en contacto con suelos fríos invernales o por factores que bloquean la circulación vertical del aire.
Las masas de aire frío se quedan debajo mientras que la capa superior permanece a mayor temperatura. En todo caso, los fenómenos que ocurren en la troposfera permiten mantener una temperatura promedio de 15 ºC, ideal para la vida.
Clima y tiempo
En esta capa de la atmósfera es donde ocurren las mayores perturbaciones, dando origen a los fenómenos del tiempo atmosférico y del clima. En este contexto, es en la troposfera donde se dan los fenómenos de movimientos verticales y horizontales de aire que llamamos vientos.
Igualmente, es el lugar de ocurrencia de fenómenos como las precipitaciones, sea en forma de lluvia, nieve o granizo, al igual que las variaciones de temperatura. Estas últimas se dan tanto entre día y noche como entre períodos del año, así como de una región geográfica a otra.
La biosfera, geosfera e hidrosfera
La troposfera se caracteriza igualmente por estar en contacto directo con las otras esferas que constituyen el planeta Tierra. De tal manera que realiza intercambios gaseosos con la geosfera, la hidrosfera y la bisofera, posibilitando de esta forma la vida.
Composición de la troposfera
Gases
La troposfera forma parte de la homosfera, la parte de la atmósfera donde es constante la concentración de la mayoría de los gases que la componen. La homosfera se extiende desde la superficie del suelo hasta cerca de 80 Km de altitud.
En el caso de la troposfera esta composición de gases corresponde a un 78,08% de nitrógeno, un 20,95% de oxígeno y 0,93% de argón principalmente. Se presentan también trazas medidas en partes por millón de gases como el neón, helio metano, kriptón hidrógeno xenón, ozono y otros.
El contenido de vapor de agua y el dióxido de carbono (CO2), tienen concentraciones variables entre regiones de la troposfera. En el caso del vapor de agua esta variación va de casi 0% hasta 4%, mientras que para el CO2 fluctúa entre 0,02 y 0,04 %.
Los altos contenidos de vapor de agua en determinadas áreas tienen que ver con los procesos de evapotranspiración. Dado el contacto de la troposfera con la hidrosfera, particularmente los océanos y la actividad de transpiración de los seres vivos.
De igual forma el plancton marino y las plantas fotosintetizadoras son fuente importante de oxígeno mediante la fotosíntesis. Asimismo, todos los seres vivos aportan CO2 mediante la respiración.
Impurezas y contaminación
Otros componentes de la troposfera son diversas impurezas y agentes contaminantes, tanto de origen natural como producto de la acción del ser humano. Muchas de las impurezas, como las partículas de polvo, juegan un papel importante al servir de base para la condensación del vapor.
En cuanto a los agentes contaminantes, pueden originarse de fuentes naturales como las erupciones volcánicas que arrojan gases como el vapor de agua, dióxido de carbono, sulfuros, halógenos y otros. También los procesos de descomposición de materia orgánica en pantanos y otros ecosistemas generan gases como el metano.
Sin embargo, la mayor fuente de contaminación es la actividad industrial y la quema de combustibles fósiles por parte del ser humano. Así, se incorporan a la troposfera gases como el CO2, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre, clorofluorocarbonados entre otros que generan efectos negativos como la lluvia ácida o el sobrecalentamiento global.
Función
La función principal que cumple la troposfera es la regulación térmica de la Tierra, gracias a las interacciones que ocurren. Estas generan procesos de transporte de calor de un lugar a otro de la superficie terrestre, así como absorción y emisión de radiación electromagnética.
Efecto invernadero y regulación térmica
Debido a que en la troposfera se acumula el CO2 y el vapor de agua, es aquí donde se produce el fenómeno denominado efecto invernadero. Este tiene la función de mantener un rango más o menos constante de calor terrestre, que ronda los ya señalados 15 ºC en promedio.
Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la Tierra seria de -18 ºC, es decir 33 ºC menos que la actual. Para esto, el vapor de agua y el CO2 troposférico absorben parte de la radiación de onda larga (calor) que emite la superficie terrestre.
Esta radiación se emite nuevamente hacia la Tierra, para impedir que todo el calor escape a la estratosfera. De esta manera, estos gases funcionan como la cubierta de vidrio de un invernadero, que mantiene caliente el ambiente para que las plantas crezcan adecuadamente.
Fenómenos climáticos
Los flujos de energía en la troposfera, provocan calentamientos desiguales de las masas de aire, las impulsan a moverse. Se generan así los vientos, que son desplazamientos de masas de aire debido a su calentamiento diferencial.
Así, al calentarse una masa de aire se expande y asciende, siendo ocupado su lugar por masas de aire cercanas. Este proceso de convección (transmisión del calor de una masa de aire a otra en el proceso de circulación de los vientos), regula la temperatura planetaria.
Al mismo tiempo, esto se vincula con la evaporación del agua desde los océanos, ríos y lagos, así como la transpiración de los seres vivos. Al ascender el vapor de agua con las masas de aire, detienen su ascenso en la tropopausa formando las nubes y la lluvia.
Sustento a la biosfera
Estos procesos de la troposfera permiten regular la temperatura planetaria y los flujos de humedad, posibilitando la existencia de la vida tal como se conoce. En este sentido, la biosfera o parte del planeta que alberga la vida, tiene como elemento fundamental a la troposfera.
Ciclos biogeoquímicos
Por otra parte, el conjunto de fenómenos climáticos y los seres vivos que se generan gracias a la troposfera, posibilitan los ciclos biogeoquímicos. Estos son procesos de circulación de elementos esenciales para el mantenimiento del equilibrio vital del planeta como los ciclos del agua, oxígeno, nitrógeno, CO2, azufre, calcio y muchos otros.
Importancia
Para la vida
La importancia fundamental de la troposfera tiene que ver con que es la capa donde se concentra la mayor cantidad de oxígeno y vapor de agua. Esto permite el desarrollo de la vida, al ejercer un papel relevante en la regulación de la temperatura del planeta.
Para la meteorología
Es la capa de la atmósfera de mayor importancia meteorológica, ya que aquí se dan los fenómenos que conforman el tiempo y el clima. Entre otras cosas regula la diferencia de temperatura, los vientos y precipitaciones, posibilitando las tormentas, ciclones, huracanes y otros fenómenos meteorológicos.
El ecosistema aéreo
Las propiedades de la troposfera hacen posible la existencia del ecosistema aéreo, al permitir el vuelo de las aves, muchos insectos y algunos mamíferos. Esto debido fundamentalmente a la mayor densidad del aire que posibilita los fenómenos aerodinámicos que hacen posible la sustentación para el vuelo.
Para el transporte
La densidad del aire que presenta la troposfera permitió el desarrollo del transporte aéreo. Igualmente, gracias a los vientos que se generan en la troposfera se producen las corrientes marinas superficiales que posibilitaron la navegación a vela.
La dinámica oceánica
La troposfera mediante los vientos, suministra la energía fundamental que produce el sistema de corrientes superficiales oceánicas. Esto a su vez es la base de la ecología marina, al distribuir nutrientes, regular la temperatura marina y la salinidad.
Igualmente, es la vía de circulación de muchas poblaciones marinas. Asimismo, esta circulación oceánica incide también en la distribución del calor terrestre y en las condiciones climáticas de las zonas continentales.
Referencias
- Barry, R. and Chorley, R. (1998). Atmosphere, Weather and Climate, Londres, Routledge.
- Calow, P. (Ed.) (1998). The encyclopedia of ecology and environmental management.
- Kump, L., Kasting, J. y Crane, R. (1999). The Earth System, New Jersey, Prentice-Hall.
- Mederos, L. (2018). Meteorología. Un libro para entender los fundamentos de la meteorología. Ed. Tutor.
- Miller, A. (1976). Meteorología. Editorial Labor S. A., Calabria, Barcelona.