Stratosfera este al doilea strat al atmosferei Pământului , între troposferă (mai jos) și mezosfera ( de mai sus).
Stratosfera este situată între șase și șaisprezece kilometri de altitudine pentru limita inferioară ( tropopauză ) și cincizeci de kilometri de altitudine pentru limita sa superioară ( stratopauză ) comparativ cu suprafața Pământului și în funcție de latitudinea sa de pe glob (între doisprezece și cincizeci kilometri de altitudine în medie).
Temperatura în stratosferă variază în mod natural în funcție de altitudine (și în funcție de un ciclu sezonier și zi / noapte), deoarece este încălzită de absorbția razelor ultraviolete care vin de la Soare : în
interiorul acestei coloane d aer, temperatura crește odată cu crește în altitudine (vezi stratul de inversare a articolului ). În cel mai înalt punct al stratosferei, temperatura este de aproximativ 270 K ( -3 ° C ), care este aproape de punctul de îngheț al apei. Această parte a stratului se numește stratopauză , unde temperatura începe să scadă din nou pe măsură ce urcați.
Această stratificare verticală înseamnă că stratosfera este stabilă dinamic: cu excepția locală după pătrunderea atmosferei de către un meteor care cade sau trecerea unei rachete, nu există o convecție regulată sau turbulență asociată cu această parte a mării .
Stratosfera inferioară se caracterizează printr-un echilibru relativ între căldura transmisă din stratul de ozon prin conducție și căldura transmisă din troposferă (prin convecție ).
Acest lucru implică faptul că stratosfera începe la o altitudine mai mică în apropierea polilor , deoarece temperatura de acolo este întotdeauna mai scăzută. Accesul în stratosferă cu baloane meteorologice este, prin urmare, mai ușor, mai sigur și mai rapid la poli, dar are caracteristici specifice în aceste regiuni.
O observație, bazată pe măsurători în infraroșu efectuate de anumiți sateliți, este că stratosfera a avut tendința să se răcească de câteva decenii.
Acest fenomen are două explicații cunoscute:
Ocazional, sursele vulcanice ( panouri foarte înalte bogate în particule), precum cea a lui Pinatubo pot interfera, de asemenea, cu temperatura stratosferei și ciclurile solare de unsprezece ani (care, în toate cazurile, au o influență mai mare în zona ecuatorială). Ponderea acestor fenomene în variații de temperatură stratosferice devine din ce în mai bine și mai direct observate și să fie mai bine înțelese din măsurătorile prin satelit au devenit din ce în ce mai importante , deoarece la sfârșitul XX - lea secol pentru a studia stratosfera care arată în mod clar o tendință generală de a răci straturile superioare în timp ce straturile inferioare se încălzeau
Stratosfera este o regiune în care au loc intense procese radiative, dinamice și chimice. Amestecarea orizontală a componentelor gazoase are loc acolo mult mai repede decât în axa verticală a atmosferei. Particulele sunt transportate rapid în plan orizontal de vânturi numite jet stream . Cu toate acestea, stratosfera este caracterizată de un sistem eolian foarte diferit de cel al troposferei. În plus, în iernile emisferei nordice, în zona boreală, apare uneori încălzirea stratosferică bruscă, cauzată de absorbția undelor Rossby în stratosferă.
Oscilație regulată: o oscilație cvasi-bienală (OQB) a fost descoperită de geofizicieni în 1961 (din observațiile făcute din 1953 de baloane meteorologice stratosferice). Această oscilație periodică regulată se referă numai la latitudini tropicale. Este descrisă de vânturile de est, care sunt înlocuite de vânturile de vest și invers, cu o regularitate mare. Se crede că este indus de unde gravitaționale convective generate în troposferă. Este una dintre principalele caracteristici ale circulației maselor de aer și vapori de apă în stratosferă. Este la originea unei circulații secundare care este determinantă pentru transportul global stratosferic al ozonului (a cărui rată la ecuator variază cu aproximativ 10% între vârfurile celor două faze est-vest) și a vaporilor de apă . OQB contribuie la amestecarea straturilor superioare ale stratosferei și, de asemenea, influențează rata de epuizare a stratului de ozon asupra regiunilor polare.
Un ciclu durează aproximativ douăzeci și opt de luni (în două jumătăți de ciclu de paisprezece luni) și începe cu vânturi puternice și regulate de vest care înconjoară ecuatorul, dar după puțin peste un an (aproximativ paisprezece luni), aceste vânturi de vest slăbesc și îngrijorează o altitudine mai mică. Acestea sunt apoi înlocuite de vânturi de est care coboară din straturile superioare ale stratosferei în timp ce câștigă mai multă forță, iar 14 luni mai târziu, aceste vânturi de est, la rândul lor, slăbesc pentru (și acesta este începutul unui nou ciclu) pentru a fi înlocuit din nou de către vest tot mai puternic vânturi etc.
Anomalie 2015-2016: acest ciclu foarte regulat a fost observat de șaizeci de ani fără modificări. Dar la sfârșitul anului 2015, NASA a observat pentru prima dată o anomalie de aproximativ șase luni și la scară largă (întreaga zonă tropicală a emisferei nordice): la sfârșitul semiciclului, vânturile din vest, în loc să se slăbească în timp ce coborau pentru a face loc unei noi coroane de vânturi de est, s-au ridicat în sus, împiedicând vânturile de est să se formeze ca de obicei, iar vânturile de est niciodată văzute nu au mai apărut (zona de 40 hPa ) în stratosferă. Această anomalie a durat aproximativ 6 luni . Îniulie 2016, situația părea să fi revenit la normal. NASA studiază această anomalie pentru a găsi cauzele (El Niño, care a fost deosebit de puternic în 2016 și / sau schimbările climatice ar putea fi cauza, dar acest lucru este de confirmat).
Principala cauză a stratului de ozon epuizat este prezența clorofluorocarburilor (cunoscută și sub acronimul CFC —CCl 2 F 2, CCl 3 F) în stratosfera Pământului. Clorofluorocarburile sunt compuse din clor, fluor și carbon. Deoarece CFC-urile sunt stabile, economice, netoxice, neinflamabile și necorozive, acestea sunt utilizate ca agenți de propulsie, agenți frigorifici, solvenți etc. Cu toate acestea, această stabilitate determină omniprezenta CFC-urilor în mediu. Aceste molecule ajung în cele din urmă la stratosferă, unde suferă o serie de reacții în lanț care duc în cele din urmă la distrugerea stratului de ozon .
Guvernul SUA a interzis utilizarea CFC-urilor aerosolizate în 1980 . Eforturile globale de reducere a utilizării CFC au început în 1987 , iar în 1996 a urmat o interdicție internațională pentru a preveni efectele producției industriale de CFC. Aceste eforturi au fost dezamăgitoare în mod dramatic din cauza piețelor negre din China și Rusia, unde valoarea CFC-urilor fabricate ilegal a crescut la 500 de milioane de dolari SUA . Cantitățile de CFC din stratosferă au continuat să crească până la începutul anului 2000 și se estimează că vor atinge un nivel acceptabil până la mijlocul acestui secol.
Avioanele comerciale zboară de obicei la o altitudine apropiată de zece kilometri în latitudini temperate, la nivelul stratosferei. Acest lucru face posibilă evitarea turbulenței convecției prezente în troposferă . „ Turbulența ” întâlnită în timpul zborului este adesea cauzată de curenții ascendenți termici sub sau în interiorul norilor convectivi ; cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că cei mai mari nori cumulonimbici pot ajunge în partea inferioară a stratosferei. De asemenea, menționăm adesea prezența turbulenței aerului limpezi la mare altitudine sau chiar în stratosferă. Aceste „turbulențe” pot corespunde valurilor orografice generate în aval de munți de vânturile puternice; se pot răspândi în stratosferă dincolo de tropopauză . Astfel, planorele au reușit să ajungă la stratosferă prin zborul valurilor .
Din 1958 până în 1960, din cauza creșterii altitudinii avioanelor de luptă, Forțele Aeriene ale Statelor Unite au realizat proiectul Excelsior de a experimenta sărituri la mare altitudine și, în special, parașuta în mai multe etape Beaupre. Cu această ocazie, pilotul USAF Joseph Kittinger a lansat o cădere liberă dintr-o nacelă situată în mijlocul stratosferei,16 august 1960. A urcat la o înălțime de 31.333 metri , doborând recordul de 30.942 metri stabilit de David Simon la proiectul Man-High în 1957. Toată căderea a durat 13 min 45 s . În timpul coborârii, Kittinger a atins o viteză maximă de 988 km / h . Acesta a traversat straturi de aer (aproximativ 10 km altitudine), temperatura a ajuns la -70 ° C .
14 octombrie 2012, misiunea Red Bull Stratos i- a permis lui Félix Baumgartner să sară în cădere liberă dintr-o nacelă situată la o altitudine de 39 km , în mijlocul stratosferei. Acest salt l-a făcut primul om care a trecut bariera sonoră fără asistență mecanică. În căderea sa, care a durat 4 min 19 s , austriaca 43 a atins o viteză maximă de 1342 km / h .
Recordul lui Baumgartner a fost doborât de Alan Eustace care a obținut24 octombrie 2014un salt de la o altitudine de 135.908 picioare sau 41.425 km . A atins o viteză de cădere liberă de 822 mile pe oră, sau 1.322 km / h, trecând , de asemenea, viteza sunetului în aer.