De troposfeer is de laag van de atmosfeer van de aarde die meteorologen het nauwst in de gaten houden omdat daar het weer plaatsvindt. Van alle lagen die de atmosfeer vormen, is deze het dichtst bij de grond, en alle landvormen van de aarde, inclusief de hoogste bergen, bevinden zich erin. De troposfeer bevat 75 procent van de atmosferische gassen van de aarde, waaronder 99 procent van de waterdamp, die een belangrijke rol speelt bij het reguleren van de temperatuur op het oppervlak van de planeet.
Vijf atmosferische lagen
De omhulling van gassen die de aarde omringt en zich tot bijna halverwege de maan uitstrekt, bestaat uit vijf afzonderlijke lagen. De troposfeer strekt zich uit tot een afstand van 14 tot 18 kilometer (8,6 tot 11,2 mijl) boven de grond en gaat over in de tropopauze, een buffer tussen die laag en de volgende, de stratosfeer. De mesosfeer begint op een hoogte van ongeveer 90 kilometer (56 mijl), net boven de dunne laag ozon in de bovenste stratosfeer die ultraviolet zonlicht blokkeert. Aurora's komen voor in de volgende laag, die bekend staat als de ionosfeer, of thermosfeer, en uiteindelijk wordt de exosfeer geleidelijk dunner en versmelt met de lege ruimte.
Samenstelling van de troposfeer
Naast stikstof, zuurstof en argon zijn er sporen van verschillende andere gassen in de troposfeer, en twee daarvan - waterdamp en koolstofdioxide - zijn vooral belangrijk voor meteorologen. Beide absorberen en reflecteren warmte van de grond die anders in de ruimte zou uitstralen, waardoor het oppervlak van de planeet warm genoeg blijft om leven te ondersteunen. De concentratie van waterdamp is niet constant - het neemt toe met toenemende breedtegraad en vormt ongeveer 3 procent van de troposfeer op de evenaar. Naast deze twee broeikasgassen bestaat de troposfeer ook uit fluctuerende hoeveelheden vervuilende stoffen, zoals zwaveldioxide en ozon, vooral in de buurt van grote steden.
Zon en wind
De troposferische winden die warmte en vocht over de hele wereld vervoeren, worden gevoed door de energie van de zon. De zon verwarmt de evenaar meer dan de polen, en het temperatuurverschil veroorzaakt een beweging van lucht die wordt afgebogen door de rotatie van de aarde. Dit zorgt ervoor dat winden zich verplaatsen in oostelijke winden in de equatoriale en poolgebieden en westenwinden in de middelste breedtegraden. Hoge- en lagedrukgebieden, evenals lokale turbulentiepatronen, werken samen met deze mondiale winden om de veranderende windpatronen te produceren die meteorologen bestuderen.
De Water cyclus
De beweging van water tussen de gas-, vloeibare en vaste toestanden die wordt gevoed door de ongelijkmatige verwarming van het aardoppervlak door de zon is een andere belangrijke weersdynamiek. Waterdamp, aanwezig in de lucht als gevolg van verdamping uit de oceanen en planttranspiratie, koelt af als het stijgt op om wolken te vormen, en binnen de wolken condenseert en bevriest water om terug te vallen naar de oppervlakte als regen en sneeuw. Alleen de grootste wolken, meestal gevormd als onderdeel van een orkaan, reiken tot in de stratosfeer. De meeste vormen zich volledig binnen de troposfeer.