ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ"

Ελένη Αλεξόπουλος
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ υψηλή ατμόσφαιρα Μεσόπαυση Θερμόσφαιρα Θερμοβαθμίδα: Γ=dT/dz (lapse rate) ΟΜΟΙΟΣΦΑΙΡΑ μεσαία ατμόσφαιρα χαμηλή ατμόσφαιρα Υ ψ όμ ετρ ο (K m ) Στρώμα Όζοντος Στρατόπαυση Τροπόπαυση Μεσόσφαιρα Στρατόσφαιρα Τροπόσφαιρα Π ίεσ η (m b) ΕΛΕΥΘΕΡΗΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ Γ=-6.5 C/km 1000 m ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ Θερμοκρασία ( Κ) διαφορετική μεταβολή θερμοκρασίας με το ύψος (ρόλος: θέρμανσης επιφάνειας της Γης και στρατοσφαιρικού Ο 3 ) πραγματικός ρυθμός μείωσης θερμοκρασίας με το ύψος (θερμοβαθμίδα) στην ατμόσφαιρα

2 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΟΜΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ τροπόπαυση το χαμηλότερο ύψος της ατμόσφαιρας στο οποίο η θερμοκρασία ελαττώνεται με ρυθμό 2 C/km ΙΟΥΛΙΟΣ Υψόμετρο (Km) υψηλότερες θερμοκρασίες στρατόσφαιρας χαμηλότερες θερμοκρασίες στρατόσφαιρας Υψόμετρο (Km) χαμηλότερες θερμοκρασίες υψηλότερες θερμοκρασίες απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από Ο 3 Γεωγραφικό Πλάτος ( ) Γεωγραφικό Πλάτος ( ) διαφορά 1 (α) διαφορά 2 διαφορά 3 (Ισημερινός - πόλοι) (Β. πόλος Ν. πόλος) (με τις εποχές) ελάττωση της θερμοκρασίας της τροπόσφαιρας από τον Ισημερινό προς τους πόλους ρόλος ανωμεταφοράς (ισχυρή στον Ισημερινό) ελάττωση του ύψους της τροπόπαυσης από τον Ισημερινό προς τους πόλους (β) ελάχιστες θερμοκρασίες τροπόπαυσης πάνω από τον Ισημερινό

3 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Μέσα γεωγρ. πλάτη Ισημερινός ηλιακή ακτινοβολία ευσταθής (υπερηχητικά αεροπλάνα, ηφαιστειακές εκρήξεις) Ο 3 ρόλος όζοντος (Ο 3 ) και οξυγόνου (Ο) (απορρόφηση υπεριώδους UV ηλιακής ακτινοβολίας) Μήνας πόλοι ασταθής ησημαντικότερη πηγή θέρμανσης έντονη θέρμανση της ατμόσφαιρας επιφάνειας της Γης από τον Ήλιο ρόλος τριατομικών μορίων (π.χ. H 2 O, CO 2 ) (απορρόφηση ακτινοβολίας ηλιακής + γήϊνης) π.χ. συνολική συγκέντρωση υδρατμών μεγάλες τιμές μικρές τιμές μεγαλύτερες θερμοκρασίες κοντά στην επιφάνεια της Γης σε σχέση με τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας μεγαλύτερες θερμοκρασίες στην τροπόσφαιρα πάνω από τον Ισημερινό σε σχέση με τους πόλους

4 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΑ Παραγωγή όζοντος φωτοδιάσπαση (φωτόλυση) ultraviolet, UV Ο 2 + hν Ο + Ο για 175nm<λ<245nm Ο 2 + hν Ο( 1 D)+ Ο γιαλ<175nm Ο + Ο 2 + M Καταστροφή όζοντος με φωτόλυση Ο 3 + hν υπεριώδης ακτινοβολία αποδιέγερση ατομικού οξυγόνου Ο( 1 D)+M Ο +M N 2 ή Ο 2 Ο 3 + M Ο 2 + Ο( 1 D) γιαλ<310nm Ο 3 + hν Ο 2 + Ο γιαλ>310nm λόγω απορρόφησης UV ακτινοβολίας αύξηση θερμοκρασίας με το ύψος OZON (O 3 ) ( 90% των μορίων του Ο 3 βρίσκονται στη Στρατόσφαιρα) διπολικόμόριο επαρκής παραγωγή όζοντος : περίσσεια οξυγόνου - ακτινοβολίας κλειστός κύκλος καταστροφής UV ακτινοβολίας από το όζον της στρατόσφαιρας Ο + Ο 3 2Ο 2 Ο + Ο + M Ο 2 + M αντιδράσεις κύκλου Chapman παραγωγή καταστροφή O 3

5 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΑ Παραγωγή-Καταστροφή όζοντος

6 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΑ επαρκήςπαραγωγή όζοντος: όταν υπάρχει επάρκεια οξυγόνου και ακτινοβολίας λόγω απορρόφησης των βραχύτερων μηκών κύματος ακτινοβολίας (λ=0.175μm) ωστόσο: οι μεγαλύτερες θερμοκρασίες παρατηρούνται στην κορυφή της στρατόσφαιρας ορυθμός παραγωγής Ο 3 εξαρτάται και από το ρυθμό φωτοδιάσπασής του ισοπληθείς καμπύλες αναλογίας μίγματος Ο 3 πολλή UV ακτινοβολία όμως όχι αρκετό οξυγόνο περιοχή μεγαλύτερης πυκνότητας Ο 3 ικανή ποσότητα O 3 - UV ακτινοβολίας πολύ οξυγόνο όμως όχι αρκετή UV ακτινοβολία στρατόσφαιρα 30Km 15Km ρ Ο 3 =ρ d x r O3 αναλογία μίγματος πυκνότητα σκιασμένες περιοχές πυκνότητας Ο 3 (20%, 40%, 60% της μέγιστης τιμής) Οι μεγαλύτερες πυκνότητες Ο 3 παρατηρούνται σε χαμηλότερα ύψη από ότι οι μεγαλύτερες αναλογίες μείγματός του (ρόλος της πυκνότητας του ατμοσφαιρικού αέρα)

7 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑ «κάμψη» του στρώματος του όζοντος στα εξω-τροπικά γεωγραφικά πλάτη

8 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΑ κατακόρυφη κατανομή πυκνότητας Ο 3 κατακόρυφη κατανομή αναλογίας μίγματος Ο 3 (αναλογία μίγματος)

9 ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ - ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΑ Διείσδυση Υπεριώδους Ηλιακής Ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα της Γης Χαρακτηριστική κατακόρυφη κατανομή Ο 3 στα μέσα γεωγραφικά πλάτη του Βορείου Ημισφαιρίου: Η συγκέντρωση του Ο 3 συναρτήσει του ύψους Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται η ποσότητα της υπεριώδους ακτινοβολίας συναρτήσει του ύψους, για την ακτινοβολία UV-A, UV-B και UV-C. Το πλάτος της κάθε κολόνας δείχνει το ποσό της ενέργειας συναρτήσει του ύψους. Η ακτινοβολία UV-C απορροφάται ολοκληρωτικά στη στρατόσφαιρα. Από την υπεριώδη ακτινοβολία που φθάνει στο έδαφος, το 94% είναι UV-A και το 6% UV-B <280nm nm nm

10 ΟΖΟΝ - Μονάδες Dobson (DU) είναι μονάδα μέτρησης της πυκνότητας του όζοντος που περιέχεται στην ατμοσφαιρική κολώνα (στήλη) ατμοσφαιρική κολώνα (π.χ. έκτασης 5 x5 ) επιφάνεια της διατομής της κολώνας όταν όλο το όζον πάνω από τη συγκεκριμένη περιοχή, φέρεται σε συνθήκες θερμοκρασίας 0 C και πίεσης 1 atm τότε, σχηματίζει ένα λεπτό στρώμα πάχους 3mm που αντιστοιχεί σε 300 DU Συγκέντρωση στήλης όζοντος: 1 DU = 0.01mm της στήλης σε STP κανονικές συνθήκες θερμοκρασίας-πίεσης 273 K 1 atm

11 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-1 Γενικά συγκέντρωση στήλης όζοντος < 500DU (0.5cm)! μεγαλύτερες τιμές στα μέσα και στα μεγάλα γεωγραφικά πλάτη παρά το γεγονός ότι η μεγαλύτερη παραγωγή του συμβαίνει στα τροπικά γεωγραφικά πλάτη ρόλος δυναμικής (κυκλοφορίας) της ατμόσφαιρας για την κατανομή του όζοντος σε ημερήσιο επίπεδο

12 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-2 Μάρτιος 2008 Τιμές > 200 DU ΟΨΗ ΑΠΟ ΒΟΡΕΙΟ ΠΟΛΟ ΟΨΗ ΑΠΟ ΝΟΤΙΟ ΠΟΛΟ

13 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-3 Μάιος 2007 Τιμές > 200 DU ΟΨΗ ΑΠΟ ΒΟΡΕΙΟ ΠΟΛΟ ΟΨΗ ΑΠΟ ΝΟΤΙΟ ΠΟΛΟ

14 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-4 Μάρτιος 2003 Τιμές > 200 DU

15 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-5 ΑΡΧΕΣ ΑΝΟΙΞΗΣ ΝOΤΙΟΥ ΗΜΙΣΦΑΙΡΙΟΥ Αύγουστος 2003 τιμές <200 DU (έως 150 DU!!) «ΤΡΥΠΑ» ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ

16 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-6 ΑΡΧΕΣ ΑΝΟΙΞΗΣ ΝOΤΙΟΥ ΗΜΙΣΦΑΙΡΙΟΥ Αύγουστος 2006 τιμές έως 200 DU «ΤΡΥΠΑ» ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ

17 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-7 Σεπτέμβριος 2006 τιμές <200 DU (έως 150 DU!) «ΤΡΥΠΑ» ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΑΝΟΙΞΗ ΝΟΤΙΟΥ ΗΜΙΣΦΑΙΡΙΟΥ

18 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-8 Οκτώβριος 2006 τιμές <200 DU (έως 100 DU!!) «ΤΡΥΠΑ» ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΑΝΟΙΞΗ ΝΟΤΙΟΥ ΗΜΙΣΦΑΙΡΙΟΥ

19 ΟΖΟΝ - ΚΑΤΑΝΟΜΗ-9 εποχικέςκαι διαχρονικές μεταβολές της συγκέντρωσης του όζοντος ανακαλύφθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980 «ΤΡΥΠΑ» ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΤΑΡΚΤΙΚΗ ΤΗΝ ΑΝΟΙΞΗ (ΤΟΠΙΚΗ) σημαντικέςαλλαγές από έτος σε έτος ρόλος δυναμικής (κυκλοφορίας) της ατμόσφαιρας για την κατανομή του όζοντος

20 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 1 bromofluorocarbons ΕΠΙΔΡΑΣΗ CFCs (chlorofluorocarbons) ΣΤΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ παράγονταιβιομηχανικά και χρησιμοποιούνται στα ψυγεία, air-conditions, sprays φωτοδιάσπαση CFCs Αλυσίδααντιδράσεων για CFC-12 ένα παράδειγμα CF 2 Cl 2 + UV => CF 2 Cl + Cl Cl + O 3 => ClO+ O 2 ClO+ O => O 2 + Cl οι αντιδράσεις αυτές είναι περισσότερο αργές στην αέρια φάση από ότι στη στερεή τα άτομα Cl καταστρέφουν αποτελεσματικά το όζον (Ο 3 )!! Αντίστοιχο ρόλο παίζει και το Br (βρώμιο)( ΤΑ ΤΑCFS s CFS sείναι ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΑ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΑ ΚΑΙ ΚΑΙ ΑΙΤΙΕΣ ΑΙΤΙΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΤΗΣ ΤΗΣ ΤΡΥΠΑΣ ΤΡΥΠΑΣ ΤΟΥ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ ΟΖΟΝΤΟΣ

21 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 2 ΜείωσηΟ 3 παρά τη λήψη μέτρων (π.χ. πρωτόκολλο Montreal) για τον περιορισμό των στοιχείων που προκαλούν την καταστροφή του όζοντος αιτίες??? χρόνος παραμονής στην ατμόσφαιρα Διαχρονικήμεταβολή της συγκέντρωσης του όζοντος (μέσες μηνιαίες πλανητικές τιμές) άλλες διαδικασίες καταστροφής?

22 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 3 απόλυτο ελάχιστο το 2006!! Διαχρονικήμεταβολή της ελάχιστης συγκέντρωσης όζοντος στην Ανταρκτική, ανά έτος

23 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 4 Διαχρονικήμεταβολή της συγκέντρωσης αερίων που καταστρέφουν το όζον σταδιακή μείωση!

24 ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 5 ρόλος ετερογενών χημικών αντιδράσεων, ιδιαίτερα στην επιφάνεια πάγου, για την καταστροφή του όζοντος HCl+ ClONO on ice ----> Cl 2 (gas) + HNO 3 (ice) ηδιεργασία αυτή απελευθερώνει αέριο Cl 2, το oποίο με την ηλιακή ακτινοβολία φωτολύεται και παράγει Cl Cl 2 + hν ----> 2Cl οι διεργασίες αυτές διευκολύνονται ιδιαίτερα στην επιφάνεια των πολικών στρατοσφαιρικώννεφών (Νότιο Ημισφαίριο) οι ετερογενείς χημικές αντιδράσεις γίνονται τον πολικόχειμώνα και το Cl καταστρέφει το O 3 την άνοιξη πολικά στρατοσφαιρικά νέφη αρχές άνοιξης

25 πολικά στρατοσφαιρικά νέφη (polar stratospheric clouds, PSCs) ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 6

26 πολικά στρατοσφαιρικά νέφη (polar stratospheric clouds, PSCs) ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 7

27 πολικά στρατοσφαιρικά νέφη (polar stratospheric clouds, PSCs) ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 8

28 πολικά στρατοσφαιρικά νέφη (polar stratospheric clouds, PSCs) ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ - 9

29 Web resources σχετικά με την ΤΡΥΠΑ ΤΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) TOMS multimedia ΟΜΙ (Ozone Monitoring Instrument)

30 ΘΕΡΜΙΚΗΔΟΜΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ δορυφόρος σε τροχιά μέσα στη Θερμόσφαιρα σημαντική επίδραση μεταβολών της δραστηριότητας του Ήλιου στη θερμική δομή της Θερμόσφαιρας πλάσμα ελευθέρων ηλεκτρονίων και ιόντων αλληλεπίδραση με ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο της Γης φωσφορίζοντα νέφη

31 ΘΕΡΜΙΚΗΔΟΜΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΙΟΝΟΣΦΑΙΡΑ ΜΑΓΝΗΤΟΣΦΑΙΡΑ ανώτερο τμήμα της ατμόσφαιρας που υφίσταται φαινόμενα ιονισμού από την ηλιακή ακτινοβολία οδιαστημικός χώρος του οποίου η μορφή καθορίζεται από την ένταση του γήινου μαγνητικού πεδίου και το πλάσμα του ηλιακού ανέμου Περιοχή όπου φορτισμένα σωματίδια (ελεύθερα ιόντα και ηλεκτρόνια) επηρεάζονται περισσότερο από το μαγνητικό πεδίο της Γης παρά του Ήλιου

Σχετικά έγγραφα

Η ατμόσφαιρα και η δομή της

1 Η ατμόσφαιρα και η δομή της Ατμόσφαιρα λέγεται το αεριώδες στρώμα που περιβάλλει τη γη και το οποίο την ακολουθεί στο σύνολο των κινήσεών της. 1.1 Έκταση της ατμόσφαιρας της γης Το ύψος στο οποίο φθάνει