غلاف الأرض الجوي
طبقة التروبوسفيرهي طبقة الغلاف الجوي الملاصقة لسطح الأرض، وهي الطبقة التي نعيش فيها. وتضم هذه الطبقة 75% من مجمل الغلاف الجوي. وتتم معظم التغييرات الجوية والأمطار والثلوج في هذه الطبقة تقريبًا. ويتنبأ العلماء بالطقس بدراستهم لطبقة التروبوسفير. كما تضم هذه الطبقة معظم بخار الماء والهواء الجوي في الجو. ويهب التيار النفاث في الجزء العلوي من هذه الطبقة. تتناقص درجة الحرارة في طبقة التروبوسفير حوالي 6،5°م كلما ارتفعنا إلى أعلى 1000م. ويتوقف تناقص درجة الحرارة عند بداية التروبوبوز (الفاصل السفلي) والتي تمثل الجزء الأعلى لطبقة التروبوسفير. ويقع حد التروبوبوز على ارتفاع 10كم تقريبًا فوق القطبين الشمالي والجنوبي، وعلى ارتفاع 15كم فوق خط الاستواء تقريبًا. وعند حد التروبوبوز يصبح الهواء رقيقًا جدًا بحيث لا يكفي للحياة. وعادة ما يكون الغلاف الجوي القريب من سطح الأرض أدفأ لأن أشعة الشمس التي تمر خلال الغلاف الجوي تسخن الأرض وبخار الماء. وبدورها تقوم الأرض بتسخين الهواء الملامس لها مباشرة. وفي بعض الأحيان، وبخاصة خلال الليل أثناء فصل الشتاء، يكون الهواء الملامس للسطح أبرد من الهواء الذي يعلوه. وهنا، تزداد درجة الحرارة في طبقة رقيقة من طبقة التروبوسفير كلما ارتفعنا إلى أعلى. وهذه الحالة الشاذة تسمى الانقلاب الحراري. وتظهر أسوأ حالات التلوث الجوي أثناء حدوث هذه الظاهرة، لأن الهواء البارد القريب من سطح الأرض يحتجز الملوثات ويمنعها من الانتشار أو الصعود إلى أعلى. وتدوم حالة الانقلاب الحراري حتى تقضي الأمطار أو الرياح على هذه الطبقة الهوائية الدافئة. ويكون الهواء باردًا في التروبوبوز، حيث تتكون السحب من بلورات الثلج. وأبرد جزء في طبقة التربوسفير هو التربوبوز الواقع فوق خط الاستواء، حيث يبلغ تصاعد الهواء أعلى حد له، فتهبط درجة حرارة الهواء إلى مادون -80°م. أما درجة حرارة التروبوبوز فوق القطبين فإنها تزيد عنها فوق خط الاستواء بـ 30°م.
استشعار عن بعد لطبقة الحدود الكوكبية
طبقة الحدود الكوكبية هي جزء من الغلاف الجوي الذي يتأثر بالتفاعل مع سطح الأرض، وسوف تتكيف مع تأثيرات السطح ضمن فترة زمنية حوالي ساعة واحدة. تتميز الطبقة بين الحدود الكوكبية بالاضطرابات خلال النهار والاستقرار أثناء الليل. في الجزء العلوي من طبقة حدود الكواكب، هناك الطبقة المستقرة التي كثيرا ما تسمى طبقة الانعكاس كما تميل درجات الحرارة إلى الارتفاع مع ارتفاع الفارق الكبير في التربوسفير. طبقة الحدود للكوكب يمكن أن تكون أقل السحب مستوى والتي تقع حول أعلى انعكاس للسد . وهناك نوعان رئيسيان من السحب في طبقة حدود الكواكب هي السحب الركامية ذات الطقس المعتدل والسحب المتراكمة الطبقية.يحدد السطح الكامن في المقام الأول على نوع من السحابة المنتجة داخل طبقة حدود الكوكب. وجود انعكاس السد يمكن أيضا أن بحاصر الهباء داخل طبقة الحدود للكوكب. زيادة الفراغ الجوي الناجمة عن البشر عن حرق الوقود الاحفوري يمكن أن يكون له تأثيرات هامة على هطول الأمطار والمناخ.
قياسات الأقمار الصناعية لديها ميزة لكونها قادرة على أخذ عينات متغيرات الأرصاد الجوية في المناطق التي لديها أنظمة قليلة للقياس. وقد تم إنشاء العديد من الأدوات لمساعدة مراقبة الغلاف الجوي للبحث والتنبؤ بالطقس. كان لتلفزيون الأشعة تحت الحمراء واحدا من أول البعثات الفضائية الناجحة لملاحظات رادار الطقس لمراقبة الأقمار الصناعية (تيروس). هذا الجهاز مهد الطريق لمزيد من الأنظمة الفضائية الجوية التي تستخدم الأشعة المرئية والأشعة تحت الحمراء والميكروويف طيف الإشعاع. أدوات الاستشعار عن بعد الحالية التي يمكن أن تساعد في الكشف عن الكواكب الظاهرة لطبقة الحدود تشمل مقياس الطيف التصويري الدقة (MODIS) على متن تيرا وأكوا وكذلك CALIOP (السحب والهباء الجوي يدار مع متعامد الاستقطاب) على متن كاليبسو. في حين MODIS والعديد من الأقمار الصناعية غيرها من أجهزة الاستشعار عن بعد السلبي، وأجهزة الاستشعار عن بعد النشطة مثل CALIPSO توفر قدر أكبر من الدقة في استرجاع الارتفاع. قد استخدمت قياسات الأقمار الصناعية لتحديد الظروف الديناميكية التي تنتج سحب طبقة الحدود الكوكبية والمناطق المناخية حيث تتكون هذه الغيوم.
الحمل الحراري الخلوي المتوسط المدى (MCC) هو شكل من أشكال الحرارة المدفوعة بانشراح التي يمكن أن توفر طبقة لحدود الكواكب مع السحب الركامية في الجزء العلوي من الطبقة الحدودية. يحدث MCC عموما على مناطق المحيط التي وجدت في المقام الأول قبالة سواحل القارات الكبرى وخاصة في أمريكا الشمالية والجنوبية. MCC هو شكل من أشكال الخلية بينارد، حيث أن السائل سوف يرتفع أو ينخفض في خلايا سداسية لخلق بنية سحابة سداسية. انعكاس وضع الحد الأقصى لطبقة حدود الكواكب بمثابة غطاء للحمل الحراري صانعا مستوى أفقي لهياكل السحابة السداسية.كانت ملاحظات الأقمار الصناعية ضرورية لفهم المقياس الأفقي والرأسي لنطاق تشكيلات هذه السحب. MCC عموما صغير جدا لقياس الحجم الإجمالي ولكن كبير جدا لقياس نقطة واحدة. ومع ذلك، فملاحظات الأقمار الصناعية قادرة على مراقبة تطور أنماط السحابة بسبب حقل كبير للمشهد. ساعدت صور الأقمار الصناعية من (تيروس) على تسليط الضوء على واحدة من أهم الاختلافات بين الخلايا الحرارية المعملية وتلك التي تحدث في الغلاف الجوي. كانت نسبة القطر من الشكل السداسي مقارنة مع عمق سحابة أكبر من ذلك بكثير في الغلاف الجوي مقارنة بنفس النسبة المحسوبة في التجارب التي تسيطر عليها. وأظهر هذا الاختلاف أن اللزوجة وتوصيل الحرارة كانتا هامتان للقياسات المعملية، ولكن دوامة من الحرارة المنتشرة والزخم سيطر على خلايا الغلاف الجوي. يجب أن يكون جرد الرياح منخفضا لتشكيل خلايا MCC أو من ناحية أخرى ستتشكل سحابة الشرائط في اتجاه جرد الرياح. يمكن وضع تشكيلات السحب التي تحدث كجزء من MCC في فئتين: هما الخلايا المفتوحة والخلايا المغلقة.