Ποιο επίπεδο της ατμόσφαιρας έχει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τους μετεωρολόγους;

Η τροπόσφαιρα είναι το στρώμα της ατμόσφαιρας της Γης που οι μετεωρολόγοι παρακολουθούν στενότερα επειδή είναι εκεί που συμβαίνει ο καιρός. Από όλα τα στρώματα που σχηματίζουν την ατμόσφαιρα, είναι το πιο κοντινό στο έδαφος και όλες οι μορφές της Γης, συμπεριλαμβανομένων των υψηλότερων βουνών, υπάρχουν μέσα σε αυτό. Η τροπόσφαιρα περιέχει το 75 τοις εκατό των ατμοσφαιρικών αερίων της Γης, συμπεριλαμβανομένου του 99 τοις εκατό των υδρατμών της, το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της θερμοκρασίας στην επιφάνεια του πλανήτη.

Ο φάκελος των αερίων που περιβάλλει τη Γη και εκτείνεται σχεδόν στα μισά του φεγγαριού αποτελείται από πέντε διακριτά στρώματα. Η τροπόσφαιρα εκτείνεται σε απόσταση 14 έως 18 χιλιομέτρων (8,6 έως 11,2 μίλια) πάνω από το έδαφος και συγχωνεύεται στην τροπόπαυση, ένα ρυθμιστικό μεταξύ αυτού του στρώματος και του επόμενου, που είναι η στρατόσφαιρα. Η μεσόσφαιρα ξεκινά σε υψόμετρο περίπου 90 χιλιομέτρων (56 μίλια), ακριβώς πάνω από το λεπτό στρώμα του όζοντος στην άνω στρατόσφαιρα που εμποδίζει το υπεριώδες φως του ήλιου. Οι αύρες εμφανίζονται στο επόμενο στρώμα, το οποίο είναι γνωστό ως ιονόσφαιρα, ή θερμόσφαιρα, και τελικά η εξώσφαιρα αραιώνεται σταδιακά και συγχωνεύεται με κενό χώρο.

Εκτός από το άζωτο, το οξυγόνο και το αργό, ίχνη αρκετών άλλων αερίων υπάρχουν στην τροπόσφαιρα, και δύο από αυτά - υδρατμοί και διοξείδιο του άνθρακα - είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τους μετεωρολόγους. Και οι δύο απορροφούν και αντανακλούν θερμότητα από το έδαφος που διαφορετικά θα ακτινοβολούσε στο διάστημα, διατηρώντας έτσι την επιφάνεια του πλανήτη αρκετά ζεστή για να στηρίξει τη ζωή. Η συγκέντρωση υδρατμών δεν είναι σταθερή - αυξάνεται με το αυξανόμενο γεωγραφικό πλάτος, σχηματίζοντας περίπου το 3% της τροπόσφαιρας στον ισημερινό. Εκτός από αυτά τα δύο αέρια θερμοκηπίου, η τροπόσφαιρα αποτελείται επίσης από κυμαινόμενες ποσότητες ρύπων, όπως το διοξείδιο του θείου και το όζον, ειδικά κοντά σε μεγάλες πόλεις.

Οι τροποσφαιρικοί άνεμοι που μεταφέρουν θερμότητα και υγρασία σε όλο τον κόσμο τροφοδοτούνται από την ενέργεια του ήλιου. Ο ήλιος θερμαίνει τον ισημερινό περισσότερο από ό, τι κάνει τους πόλους και η διαφορά θερμοκρασίας προκαλεί μια κίνηση αέρα που εκτρέπεται από την περιστροφή της Γης. Αυτό αναγκάζει τους ανέμους να κινούνται σε ανατολικούς ανέμους στις ισημερινές και πολικές περιοχές και στους δυτικούς ανέμους στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη. Οι περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης, καθώς και τα τοπικά πρότυπα αναταράξεων, αλληλεπιδρούν με αυτούς τους παγκόσμιους ανέμους για να παράγουν τα μεταβαλλόμενα πρότυπα ανέμου που μελετούν οι μετεωρολόγοι.

Η κίνηση του νερού μεταξύ των αερίων, υγρών και στερεών καταστάσεων που τροφοδοτείται από την άνιση θέρμανση της επιφάνειας της Γης από τον ήλιο είναι μια άλλη σημαντική καιρική δυναμική. Οι υδρατμοί, που υπάρχουν στον αέρα λόγω της εξάτμισης από τους ωκεανούς και της διαπνοής των φυτών, ψύχονται ως έχουν ανεβαίνει για να σχηματίσει σύννεφα, και μέσα στα σύννεφα, το νερό συμπυκνώνεται και παγώνει για να πέσει πίσω στην επιφάνεια ως βροχή και χιόνι. Μόνο τα μεγαλύτερα σύννεφα, που συνήθως σχηματίζονται ως μέρος ενός τυφώνα, φτάνουν στη στρατόσφαιρα. Τα περισσότερα σχηματίζονται εξ ολοκλήρου μέσα στην τροπόσφαιρα.