Ατμοσφαιρική Ρύπανση και Κλιματικές Αλλαγές. Ατμοσφαιρική Ρύπανση. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αν. Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Ατμοσφαιρική Ρύπανση και Κλιματικές Αλλαγές Ατμοσφαιρική Ρύπανση Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αν. Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Σύσταση της Ατμόσφαιρας 1) Στα χρόνια του Β Παγκοσμίου πολέμου μόνο 20 ατμοσφαιρικά στοιχεία ήτανε γνωστά. 2) Μέσα σε μία μόνο δεκαετία μετά το πέρας του Β Παγκοσμίου πολέμου η επιστημονική έρευνα για τις επιδράσεις της αέριας ρύπανσης οδήγησε στην ανακάλυψη και νέων ατμοσφαιρικών στοιχείων (~100). 3) Σήμερα είναι γνωστά περισσότερα από 3000 στοιχεία ότι υπάρχουν στην ατμόσφαιρα της γης. Αέρια στοιχεία 4 φορές περισσότερα οργανικά από ανόργανα Οργανικά στοιχεία: υδρογονάνθρακες, χημικά βιομηχανίας, προϊόντα καύσης Αιωρούμενα σωματίδια Οργανικό υλικό, ανόργανα ιόντα και οξείδια, καπνός Υδρογονοσταγονίδια (βροχή, χιόνι, νέφη, ομίχλη) Ιοντικές ενώσεις (ΝΟ - 3, SO - 4) Σχεδόν πάντα όξινα Ποια είναι τα βασικά στοιχεία της γήινης ατμόσφαιρας; Ποια στοιχεία πιστεύεται ότι υπήρχαν στην πρώτη ατμόσφαιρα της γης;

Εξέλιξη της σύστασης της Ατμόσφαιρας στη Γη (από αναγωγική σε οξειδωτική ατμόσφαιρα) Αρχικά υπήρχε ατμόσφαιρα Ήλιου (Η, Ηe, αδρανή αέρια) Έκλυση αερίων από το εσωτερικό της Γης (H2, CH4, N2, NH3, H2O, CO, CN) Συμπύκνωση υδρατμών δημιουργεί υδάτινες μάζες Ενέργεια αμινοξέα και οργανικές ενώσεις μέσα στις υδάτινες μάζες ένζυμα, DNA, RNA δημιουργία ζωής Αρχίζει να παράγεται Ο2 από τις αντιδράσεις H 2 O + hv 2 H 2 + O 2 (φωτοδιάσπαση Η 2 Ο) 12 H 2 O + 6 CO 2 + hv C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O+6O 2 (φωτοσύνθεση) Η2Ο σημαντικό γιατί αλλιώς δεν θα υπήρχε ζωή για να κάνει φωτοσύνθεση και η ατμόσφαιρα θα έμοιαζε με αυτή της Αφροδίτης με μεγάλες ποσότητες CO2 (ατμοσφαιρική πίεση 80 φορές μεγαλύτερη) Δημιουργία Ο3 από τα ίχνη Ο2 (1/1000 του σημερινού Ο2 θα ήτανε αρκετό για την προστασία της ζωής από την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία) Σημερινό Ο2 = 10% του ολικού Ο2 που παράχθηκε έως τώρα ενώ το υπόλοιπο 90% καταναλώθηκε για την δημιουργία οξειδίων στο φλοιό της Γης (Fe2O3, CaCO3, MgCO3) αφαιρώντας σημαντικές ποσότητες CO2 που εκλύονταν από το εσωτερικό της Γης Πριν από 1 δισεκατομμύριο χρόνια υπήρχε τόσο Ο2 όσο υπάρχει σήμερα Ένα άλλο μέρος CO2 το απέσυραν οι ζωντανοί οργανισμοί για την μετατροπή του σε οργανική ύλη (που ένα μέρος της αποσύρεται κάτω από το έδαφος) και Ο2. Εαν όλη η θαμμένη οργανική ύλη καίγονταν τότε θα καταναλώναμε όλο σχεδόν το διαθέσιμο οξυγόνο Το άζωτο διατηρήθηκε

Εξέλιξη της σύστασης της ατμόσφαιρας

Σημερινή σύσταση της Ατμόσφαιρας στη Γη Βασικά στοιχεία Άζωτο (Ν2), 78%, χρόνος ζωής: 10 6 χρόνια, αδρανές αέριο, πηγές: Ηφαίστεια, Βιόσφαιρα Οξυγόνο (Ο2), 21%, χρόνος ζωής: 5000 χρόνια, ζωογόνο, πηγές: φωτοσύνθεση, καταβόθρες: αναπνοή, σήψη, καύση Αδρανή αέρια, 1-0.00001 % Ήλιον (He), Νέον (Ne), Αργόν (Ar), Κρύπτον (Kr) Υδρατμός (H2O) Αδρανή αέρια, 0-2 %, ζωογόνο, πηγές: υδρόσφαιρα Ιχνοστοιχεία CO2, 350 ppmv (0.035 %), επιδράσεις: Κλίμα, θερμοκρασία, πηγές: Ηφαίστεια, βιόσφαιρα, λιθόσφαιρα Η2,CH4, N2O, CO, 0.0002%, επιδράσεις:βασικά χημικά στοιχεία σε χημικούς κύκλους, πηγές: βιόσφαιρα, καύση ΝΟ, ΝΟ2, ΝΟ3, Ν2Ο5, ΗΝΟ2, ΗΝΟ3, PAN, από pptv έως ppmv, επιδράσεις: χημεία όζοντος, κύκλος αζώτου, πηγές: βιόσφαιρα, καύση Ο3, από pptv έως ppmv, επιδράσεις: προστασία από επιβλαβή UV, πηγές: φωτοχημεία H2S, SO2, H2SO4, από pptv έως ppmv, επιδράσεις: Κλίμα, κύκλος του θείου, πηγές: ηφαίστεια, βιόσφαιρα, καύση

Σύσταση της τροπόσφαιρας Στοιχεία Συγκέντρωση Χρόνος ζωής /έτη Κύρια στοιχ εία Ιχνοστοιχ εία N 2 0.781 1.6 x 10 7 O 2 0.209 9000 Ar 0.0093 4.5 x 10 9 H 2 O 0 0.04 5 ημέρες CO 2 370 ppmv 5 CH 4 1700 ppbv 10 H 2 550 ppbv 4 N 2 O 320 ppbv 150 CO 40 200 ppb 0.2 O 3 20 100 ppbv 0.05 C 2 H 6 1 ppbv 0.2 SO 2 0.1 ppbv 5 ημέρες NO 2 0.1 ppbv 2 ημέρες

Οι γειτονικοί πλανήτες Η Αφροδίτη είναι πιο κοντά στον Ήλιο αλλά λόγω των νεφών της απορροφά 25% της ηλιακής ακτινοβολίας (η Γη απορροφά 70%). Η πολύ πυκνή ατμόσφαιρα CO 2 προκαλεί ισχυρό φαινόμενο θερμοκηπίου Ο Άρης είναι πολύ ψυχρός (όλο το νερό είναι παγωμένο), η Αφροδίτη πολύ θερμή (όλο το νερό έχει εξατμιστεί), η Γη έχει ακριβώς τις κατάλληλες συνθήκες για ύπαρξη ζωής.

Η Ζώνη Διαβίωσης Στην αρχή του ηλιακού συστήματος ο Ήλιος ήταν 30% ασθενέστερος και η Αφροδίτη είχε θάλασσα. Καθώς ο Ήλιος γινόταν λαμπρότερος το νερό εξατμίστηκε λόγω ενός ανεξέλεγκτου φαινομένου του θερμοκηπίου. Σε παλαιότερες εποχές, όταν ο Ήλιος ήταν ασθενέστερος και το CO 2 λιγότερο, η Γη είχε παγώσει (π.χ., πριν 700 εκ έτη) Σήμερα η Γη βρίσκεται χρονικά στο καλύτερο σημείο (στο μέσο της ζώνης).

Μονάδες που χρησιμοποιούνται για τις συγκεντρώσεις των αέριων στοιχείων (*) Αναλογία μείγματος κατ όγκο ppmv: μέρη ανά εκατομμύριο (10-6 ) ppbv: μέρη ανά δισεκατομμύριο (10-9 ) pptv: μέρη ανά τρισεκατομμύριο (10-12 ) π.χ. 40 ppbv Ο3, 200 ppmv CO, 50 pptv NO (*) πυκνότητα μορίων ανά όγκο π.χ. μόρια ανά κυβικό εκατοστό (molecules/cm 3 ) (*) πυκνότητα μάζας ανά όγκο π.χ. Μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο (μg/m 3 )

Σχέση αναλογίας μείγματος και πυκνότητας Από την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αερίων έχουμε: P Α V = n Α R T ==> P Α = (m Α / MB Α ) (R/V) T ==> P Α = ρ Α (R/MB Α ) T (1) Όπου P Α, ρ Α και MB Α η μερική πίεση, η πυκνότητα και το μοριακό βάρος του στοιχείου Α, αντίστοιχα και R η παγκόσμια σταθερά των αερίων (R=8.3143 J K -1 mol -1 ) Η αναλογία μείγματος κατ όγκο χ Α για το στοιχείο Α ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των μορίων Ν Α του στοιχείου Α προς τον συνολικό αριθμό των μορίων Ν του ατμοσφαιρικού αέρα υπό σταθερό όγκο και κατ επέκταση ως ο λόγος της μερικής πίεσης του στοιχείου Α προς την πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα P χ Α = Ν Α /Ν = P Α /P (2) Από τις εξισώσεις (1) και (2) προκύπτει: χ Α = ρ Α (R/MB Α ) (T/ P) (3)

Σχέση αναλογίας μείγματος και πυκνότητας Από την καταστατική εξίσωση τoυ αέρα έχουμε: P V = n R T ==> P = (N/N a ) (R/V) T ==> n air = (N/V) = N a P/(R T) (4) Όπου: P, V και T η πίεση, ο όγκος και η θερμοκρασία του ατμοσφαιρικού αέρα Ν ο αριθμός των μορίων του ατμοσφαιρικού αέρα, n ο αριθμός γραμμομορίων (mole), N a ο αριθμός του Avogadro (6.022 10 23 molecules mole -1 ), n air η πυκνότητα μορίων ανά όγκο του ατμοσφαιρικού αέρα (molecules m -3 ), και R η παγκόσμια σταθερά των αερίων (R=8.3143 J K -1 mol -1 ) Οπότε για το στοιχείο Α η πυκνότητα ανα όγκο ν Α : ν Α = χ Α n air (5) Για ΚΣ Τ=0 o C = 273 o K και P=1 atm= 1013.25 hpa = 101325 Pa (N m -2 ) n air = Loschmidt number = 101325 x 6.022 10 23 / (8.3143 x 273) = = 2.69 10 25 (molecules m -3 ) = 2.69 10 19 (molecules cm -3 )

Παράδειγμα Παράδειγμα: Εάν η συγκέντρωση όζοντος είναι 80 μg/m 3 σε συνθήκες Τ=27 o C και P=1000 mbar, να υπολογισθεί η συγκέντρωση σε ppbv. Δίδεται: R= 8.3143 J K -1 mol -1 = 0.08206 L atm K -1 mol -1 και MB O3 = 48 g. χ O3 = ρ O3 (R/MB O3 ) (T/ P) = [80 10-6 (g m -3 ) 8.3143 (N m K -1 mol -1 ) 300 (K) ] / [48 (g mol -1 ) 10 5 (N m -2 )] = = 41. 57 10-9 = 41.57 ppbv ΓιαΤ=27 o C = 300 o K και P=1000 hpa = 10000 Pa (N m -2 ) n air = 10 5 x 6.022 10 23 / (8.3143 x 300) = = 2.41 10 25 (molecules m -3 ) = 2.41 10 19 (molecules cm -3 ) ν O3 = χ O3 n air = 41. 57 10-9 2.41 10 19 = 1.002 10 12 (molecules cm -3 )

Η έννοια της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης Ατμοσφαιρική Ρύπανση καλείται η παρουσία στην ατμόσφαιρα κάθε είδους σοιχείων, ακτινοβολίας ή άλλων μορφών ενέργειας σε ποσότητα, συγκέντρωση ή διάρκεια που μπορούν να προκαλέσουν αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία, στους ζωντανούς οργανισμούς και στα οικοσυστήματα είτε βραχυπρόθεσμα είτε μακροπρόθεσμα.

Ύψος Αναμείξεως Μεταφορά από τον οριζόντιο άνεμο Διαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατμόσφαιρα Απομάκρυνση μέσω των νεφών Διάχυση Εκπομπή Χημικοί μετασχηματισμοί Ραδιενεργή εξασθένιση Ξηρή απόθεση Απόπλυση Υγρή απόθεση Υδρόσφαιρα

Ιστορία της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης 1. Μετακίνηση φυλών εξαιτίας των απορριμμάτων που δημιουργούσαν. 2. Με τη χρήση της φωτιάς άρχισαν να ρυπαίνουν του χώρους εγκατάστασης με τα προϊόντα της ατελούς καύσης. 3. Μετά εμφανίστηκε η χρήση της καμινάδας για να απομακρύνει τέτοια προϊόντα. 4. Ο Ιπποκράτης ήταν ο πρώτος που έγραψε για την συσχέτιση ανάμεσα σε επιδημικά φαινόμενα και τις καιρικές συνθήκες τον 4 ο π.χ. και ήταν ο πρώτος που χαρακτήρισε την υγιεινή των πόλεων ανάλογα με τον προσανατολισμό τους και τις τοπικές μετεωρολογικές συνθήκες. 5. Αυτές οι γνώσεις εμπλουτίσθηκαν από την περίφημη Ιατρική σχολή της Αλεξάνδρειας (1 ο π.χ.) (Βιτρούβιος έγραψε σχετικά με τον ορθό προσανατολισμό κτιρίων, δρόμων και πόλεων). 6. Ο Σενέκας (Ρωμαίος φιλόσοφος) κάνει αναφορά για την βρωμιά από τις καπνισμένες καπνοδόχους στη Ρώμη το 61 μ.χ. 7. Η σύζυγος του Βασιλιά της Αγγλίας Ερρίκου ΙΙ αναγκάστηκε να μετακινηθεί το 1157 λόγω αέριας ρύπανσης από την καύση στο Κάστρο του Νότινχαμ.Μετά από 116 χρόνια η καύση του άνθρακα απαγορεύθηκε στο Λονδίνο ενώ το 1661 η ρύπανση του Λονδίνου ήταν σε τέτοιο βαθμό ώστε εκδόθηκε μία οδηγία για τον έλεγχο της ρύπανσης από το Βασιλιά της Αγγλίας Κάρολο ΙΙ.

Ιστορία της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης (συνέχεια 1) 13. Την πρώτη περίοδο του 20 ου αιώνα (1900-1925) μια βασική εξέλιξη ήταν η αντικατάσταση της ατμομηχανής με τον ηλεκτροκινητήρα που μετέφερε τις εκπομπές καπνού και στάχτης από τον καυστήρα του εργοστασίου στον καυστήρα των σταθμών παραγωγής ενέργειας. Βέβαια καθώς ο αριθμός των πόλεων και των εργοστασίων αυξάνονταν το πρόβλημα της αέριας ρύπανσης οξυνόταν. 8. Οι βασικές βιομηχανίες που σχετίζονταν με την παραγωγή αέριας ρύπανσης την εποχή πριν την βιομηχανική επανάσταση ήταν η μεταλλουργία, κεραμοποιία, συντήρηση ζωικών προϊόντων. 9. Η βιομηχανική επανάσταση (18 ο αιώνα) είχε ως συνέπεια τη χρήση του ατμού να παρέχει ισχύ για την άντληση νερού και την κίνηση μηχανών. 10. Το βασικό πρόβλημα της αέρια ρύπανσης το 19 ο αιώνα ήταν ο καπνός και η στάχτη από την καύση κάρβουνου ή πετρελαίου σε καυστήρες, φούρνους, σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, τρένα, πλοία και οικιακές εστίες θέρμανσης. 11. Στην Αγγλία ήταν τόσο σημαντικό το πρόβλημα ώστε ακολουθήθηκαν στρατηγικές ελέγχου της ρύπανσης όπως επιβεβαιώνεται από την πρώτη Δράση Δημόσιας Υγείας το 1848 και τις επόμενες το 1866 και 1875. 12. Στις Η.Π.Α. η στρατηγική ελέγχου των εκπομπών μαύρου καπνού ήταν ευθύνη της εκάστοτε επαρχίας (1880) και απευθύνονταν κυρίως σε βιομηχανικές πηγές και στις μεταφορές και όχι σε οικιακές πηγές ρύπων.

Ιστορία της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης (συνέχεια 2) 17. Κατά την περίοδο 1950-1980, ένα σημαντικό επεισόδιο αέριας ρύπανσης (καπνομίχλης) χτυπά το Λονδίνο (1952) με καταστροφικές συνέπειες (4000 νεκροί). Το επεισόδιο ρύπανσης χαρακτηρίζονταν από υψηλά επίπεδα SO2 και PM υπό την παρουσία πυκνής χαμηλής ομίχλης με χαμηλή και ισχυρή θερμοκρασιακή αναστροφή (London smog = smoke + fog). Σαν αποτέλεσμα η Αγγλία ακολούθησε τη Δράση Clean Air Act για να μειώσει τις εκπομπές ρύπων αλλά ένα κόμη σοβαρό επεισόδιο συνέβη το 1962 στο Λονδίνο με 700 νεκρούς. 14. Μια άλλη βασική εξέλιξη της πρώτης περιόδου του 20 ου αιώνα (1900-1925) ήταν η αντικατάσταση άνθρακα από πετρέλαιο σε πολλές εφαρμογές αλλά κυρίως η ξαφνική αύξηση των αυτοκινήτων. 15. Κατά την περίοδο 1925-1950 εμφανίζονται σημαντικά επεισόδια αέριας ρύπανσης όπως στο Meuse Valley (Βέλγιο) το 1930 με 63 νεκρούς, Donora Pennsylvania (ΗΠΑ) το 1948 με 20 νεκρούς και Poza Rica (Μεξικό) το 1950 καθώς επίσης έχουμε και την εμφάνιση της φωτοχημικού νέφους στο Los Angeles της Καλιφόρνιας στη δεκαετία το 1940 όπου και αρχίζει και η έρευνα σε θέματα αέριας ρύπανσης. 16. Βασικές τεχνολογικές αλλαγές αυτής της περιόδου (1925-1950) είναι η εγκατάσταση αγωγών φυσικού αερίου που οδήγησε στην αντικατάσταση του άνθρακα και πετρελαίου στη οικιακή θέρμανση με πολύ καλά αποτελέσματα στην ποιότητα του αέρα (π.χ. Η μείωση του μαύρου καπνού στο Pittsburgh και St. Louis των ΗΠΑ. Επίσης η πετρελαιομηχανή αρχίζει να αντικαθιστά την ατμομηχανή.τέλος αυτή την περίοδο δεν συναντούμε συγκεκριμένη εθνική νομοθεσία και κανονισμούς για τα επίπεδα της αέριας ρύπανσης πουθενά στον κόσμο.

Ιστορία της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης (συνέχεια 3) 18. Κατά την διάρκεια της περιόδου 1950-1980 όλες σχεδόν οι Ευρωπαϊκές χώρες καθώς και η Ιαπωνία, Νέα Ζηλανδία και η Αυστραλία είχαν την εμπειρία σοβαρών προβλημάτων αέριας ρύπανσης στις μεγάλες πόλεις με αποτέλεσμα αυτές οι χώρες να δράσουν για την δημιουργία εθνικής νομοθεσίας ελέγχου της αέριας ρύπανσης. Επίσης κατά την διάρκεια αυτής της περιόδου τα αυτοκίνητα συνεχίζουν να αυξάνονται. 19. Η επιστημονική έρευνα στην Ευρώπη και Αμερική αυξάνεται εκθετικά κατά την διάρκεια αυτής της περιόδου. Το τεχνολογικό ενδιαφέρον επικεντρώνεται στην α) αέρια ρύπανση από τα αυτοκίνητα και τον έλεγχό της, β) την ρύπανση του SO2 και τον έλεγχο της με την αποθείωση των καυσίμων και γ) στον έλεγχο των ΝΟx που παράγονται από διαδικασίες καύσης. Μαθηματικά μοντέλα και όργανα μέτρησης διαφόρων χημικών στοιχείων αρχίζουν να αναπτύσσονται ενώ μονάδες παρακολούθησης και μέτρησης της ποιότητας του αέρα εγκαθίστανται για πρώτη φορά. 20. Μετά το 1980 γίνεται κατανοητό ότι το πρόβλημα της αέριας ρύπανσης δεν είναι τοπικό αλλά επιδρά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα (ημισφαιρική και παγκόσμια) και ενείνεται το ενδιαφέρον για α) το φαινόμενο του θερμοκηπίου λόγω CO2 και άλλων θερμοκηπικών αερίων με μεγάλο χρόνο ζωής, β) την καταστροφή όζοντος στην στρατόσφαιρα λόγω αλογονούχων ενώσεων και γ) την περιφερειακή, διακρατική και διηπειρωτική μεταφορά αέριων ρύπων (όξινη βροχή, αύξηση του υποβάθρου τροποσφαιρικού όζοντος σε ημισφαιρική κλίμακα). Επίσης έχουμε την εμφάνιση της οικολογικής και περιβαλλοντικής προσέγγισης από Οργανισμούς και Κυβερνήσεις κρατών.

Έχει επιδράσει ο άνθρωπος στο Ατμοσφαιρικό του Περιβάλλον?

U.S. Energy Consumption By Energy Resource 1775-2000 Source: http://www.eia.doe.gov/emeu/aer/eh/intro.html

Αυξήθηκαν οι εκπομπές του ΝΟ στην ατμόσφαιρα από τα ορυκτά καύσιμα και από την καύση της βιομάζας ξεπερνώντας τις Η επίδραση του Ανθρώπου στο Ατμοσφαιρικό Περιβάλλον τον 20 ο Αιώνα Τον 20 ο αιώνα η ανθρωπότητα χρησιμοποίησε δεκαπλάσια ενέργεια από όλη όση είχε χρησιμοποιήσει στα προηγούμενα χίλια χρόνια. Ο ρυθμός αύξησης του πληθυσμού έφθασε τον διπλασιασμό ανά 40 χρόνια φτάνοντας τα 6 δισεκατομμύρια ανθρώπους. Η αστυφιλία δεκαπλασιάστηκε και το μισό του πληθυσμού ζει σε πόλεις. Το 50% της καλλιεργήσιμης επιφάνειας μεταμορφώθηκε από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι εκπομπές του διοξειδίου του θείου από τη βιομηχανία έγιναν δύο φορές μεγαλύτερες από το άθροισμα όλων των εκπομπών από φυσικές πηγές.

Χρονοσειρές των συγκεντρώσεων CO 2, N 2 O, CH 4 και SO 4-2 κατά την διάρκεια της τελευταίας χιλιετίας.

Μεταβολές του όζοντος της Στρατόσφαιρας 23

Εκτιμώμενες συγκεντρώσεις των CFC-11, HCFC-22 και HFC-134 τόσο για το Βόρειο όσο και για το Νότιο Ημισφαίριο. Η εφαρμογή του Πρωτοκόλλου του Μόντρεαλ είχε ως συνέπεια την μείωση των CFCs αλλά και την αύξηση των HCFCs.

Παρατηρούμε μεταβολές στο παρόν κλίμα; Πως συγκρίνονται αυτές οι μεταβολές με μεταβολές του παρελθόντος;

Προϊστορία του κλίματος της Γης (εκτιμήσεις) Πριν 50-100 εκατ. έτη δεν υπήρχαν παγωμένες περιοχές στους ωκεανούς Η στάθμη της θάλασσας ήταν ~75 μέτρα ψηλότερα από σήμερα Η συγκέντρωση του CO 2 ήταν ~1000 ppm Η εμφάνιση στρώματος πάγου στους πόλους αύξησε την ανακλαστική ικανότητα της Γης (μείωση της απορρόφησης ακτινοβολίας)

Προϊστορία CO 2 στην ατμόσφαιρα της Γης Καινοζωική περίοδος Μεσοζωική περίοδος Παλαιοζωική περίοδος Επιδράσεις στο κλίμα κατά τη διάρκεια της Καινοζωικής περιόδου: Αύξηση της ηλιακής ακτινοβολίας (~0.4%) +1 W m -2 Μεταβολές στο albedo της επιφάνειας (θέσεις των ηπείρων) ~1 W m -2 Μείωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα (από 1000 σε 170 ppm) > -10 W m -2 Ρυθμός μεταβολής CO 2 : Καινοζωική περίοδος: 0.0001 ppm y -1 Τελευταία 200 έτη: 2 ppm y -1

H διακύμανση του CO 2 και θερμοκρασίας στην ατμόσφαιρα τα τελευταία 800.000 χρόνια Σήμερα: ~30% περισσότερο CO 2 από ότι στα τελευταία 800.000 έτη Η Ολόκαινος περίοδος τα τελευταία 12.000 χρόνια είναι μία μεσοπαγετώδης περίοδος

Η ρόλος της τροχιάς της Γης Α) Εκκεντρότητα της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο Β) Γωνία της εκλειπτικής Γ) Κατεύθυνση του άξονα της Γης Μεταβολή της γωνίας πρόσπτωσης των ηλιακών ακτινών μεταβολή της ηλιακής ενέργειας που δέχεται η επιφάνεια της Γης Μεταβολή της ανακλαστικότητας της επιφάνειας

Μηχανισμοί ανάδρασης Περισσότερη ακτινοβολία Λιώσιμο των ωκεάνιων πάγων σκουρότερος ωκεανός απορροφά περισσότερη ενέργεια θερμαίνεται ελευθερώνει περισσότερο CO 2 ενισχύεται το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Η πρόσφατη χιλιετία

Παρατηρούμενε ς μεταβολές στο κλιμακα κατά το πρόσφατο περελθόν (IPCC, 2013)

Η έκταση των πάγων στην Αρκτική έχει φτάσει στο χαμηλότερο σημείο από τότε που έχουμε δορυφορικές μετρήσεις

Πως προκαλείται η Κλιματική Αλλαγή/Μεταβολή ; Διατάραξη του ενεργειακού ισοζυγίου του πλανήτη (ανισορροπία μεταξύ εισερχόμενης & εξερχόμενης ενέργειας) Μεταβολές στην εκπομπή ακτινοβολίας από τον Ήλιο Μεταβολές στην ανακλαστική ικανότητα της Γης (εναλλαγές στην έκταση πάγου/χιονιού (και βλάστησης) λόγω μεταβολών της θερμοκρασίας και της σχετικής θέσης Γης-Ήλιου) Μεταβολές στη σύσταση της ατμόσφαιρας: CO 2, CH 4, H 2 O, N 2 O, Ο 3, αιωρούμενα σωματίδια, κ.ά. (διατάραξη ισορροπίας πηγών καταβόθρων: φυσικές εκπομπές, τεκτονικές αλλαγές, διαλυτότητα ωκεανών - θερμοκρασία)

Η αλλαγή στη Σύσταση της Ατμόσφαιρας επιδρά στο Ενεργειακό Ισοζύγιο του πλανήτη και επομένως στο Κλίμα

Οι πλανήτες ως μελανά σώματα Η συνάρτηση Planck δίνει την ένταση της ακτινοβολίας ενός μελανού σώματος σε θερμοκρασία Τ. B v 3 2h ( T) 2 c 1 exp( h / ) 1 h: σταθερά Planck c: ταχύτητα του φωτός v: συχνότητα ακτινοβολίας κ: σταθερά Βoltzmann T: θερμοκρασία

Hλιακή ακτινοβολία (Wm- Φάσμα ηλιακής ακτινοβολίας και απορρόφηση από τα συστατικά της ατμόσφαιρας Ηλιακή ακτινοβολία στην κορυφή της ατμόσφαιρας 2 nm -1 ) Ακτινοβολία μελανού σώματος 5250 o C Aκτινοβολία στην επιφάνεια της θάλασσας Μήκος κύματος (nm)

Απορρόφηση της γήινης υπέρυθρης ακτινοβολίας από τα διάφορα αέρια

Ισοζύγιο ακτινοβολίας 100 μονάδες = 343 W/m 2 Ανακλάται από τη Γη 6+20+4=30 Απώλεια στο υπέρυθρο 6+64=70 Στην ατμόσφαιρα (111-96)+(7+23)+19=+64 και χάνεται -64 Απορροφάται από τη Γη +51 Χάνεται από τη Γη -(117-96+7+23)=-51

To φαινόμενο του Θερμοκηπίου είναι μια φυσική διαδικασία που εξασφαλίζει στη Γη μια σταθερή θερμοκρασία επιφάνειας γύρω στους 15 ο C. Το σημαντικό είναι ότι εάν δεν υπήρχε το φαινόμενο του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα της Γης, η θερμοκρασία της θα ήταν περίπου -20 o C.

Οι πλανήτες ως μελανά σώματα Το μελανό σώμα απορροφά όλη την ακτινοβολία και κατά τη θέρμανσή του ακτινοβολεί όλη την απορροφούμενη ακτινοβολία προς το περιβάλλον με το οποίο βρίσκεται σε θερμική ισορροπία. Η συνολική ποσότητα ενέργειας που ακτινοβολείται από ένα μελανό σώμα, ανά μονάδα επιφάνειας και χρόνου, δίνεται από το νόμο Stefan-Boltzmann: F = σ Τ 4 όπου σ = 5.67*10-8 W m -2 K -4 η σταθερά Boltzmann

Υπολογισμός ενεργού θερμοκρασίας της Γης Ηλιακή ενέργεια που απορροφά η Γη (1-A) π R 2 F s Ενέργεια που εκπέμπει η Γη ως μελανό σώμα στην ίδια θερμοκρασία 4 π R 2 F L Σε συνθήκες ισορροπίας πρέπει να είναι ίσα! R ακτίνα της γής (1-A) π R 2 F s = 4 π R 2 F L Α ανακλαστική ικανότητα συστήματος ατμόσφαιρα-γη (A= 0.3) F s ηλιακή σταθερά (Fs = 1370 W/m 2 ) F s F L

Υπολογισμός ενεργού θερμοκρασίας της Γης Σύμφωνα με τον νόμο των Stefan-Boltzman F L = σ Τ e 4 οπότε (1-A) π R 2 F s = 4 π R 2 σ Τ e 4 T e (1 A) Fs 4 1 4 Τ e = 251 ο K Η ενεργός θερμοκρασία του πλανήτη Τ e είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα μελανό σώμα θα εξέπεμπε την ίδια σταθερή ροή F ίση με τη ροή ακτινοβολίας του πλανήτη η οποία τελικά εκπέμπεται από το ανώτερο όριο της ατμόσφαιράς του προς το διάστημα.

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Η διαφορά ανάμεσα στην θερμοκρασία της κατώτερης ατμόσφαιρας και την ενεργό θερμοκρασία εξαρτάται από τη μάζα της ατμόσφαιρας και την ικανότητα των συστατικών της να απορροφούν στην υπέρυθρη κυρίως περιοχή του ηλεκτρομαγνητκού φάσματος. Σύμφωνα με την σχέση του Eddington για συνθήκες ισορροπίας ακτινοβολίας όπου δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας, η μεταβολή της θερμοκρασίας σε διάφορα οπτικά βάθη δίνεται από τη σχέση: T 4 4 T e 1 2 3 4 όπου τ το οπτικό βάθος της ατμόσφαιρας

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου Ι ε η ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας στο έδαφος Ι υ η ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που διαπερνά την ατμόσφαιρα τ υ το οπτικό βάθος στο υπέρυρθο Ι υ = Ι ε exp(-τ υ ) (6) Από παρατηρήσεις γνωρίζουμε ότι Ι υ /Ι ε = 0.2, δηλαδή το 80% της έντασης της υπέρυθρης ακτινοβολίας απορροφάται κυρίως από τα τριατομικά αέρια (CO 2, H 2 O,O 3 ) τ υ = -ln(i υ /Ι ε ) = -ln(0.2) = 1.61 T 4 4 T e 1 2 3 4 Τ= 287 K

Εξαναγκασμένη μεταβολή της έντασης ακτινοβολίας (Radiative Forcing - RF) Εάν διαταράξουμε την συγκέντρωση ενός αερίου του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα εμφανίζεται μία επαγόμενη μεταβολή (σε μονάδες W m -2 ) στο ισοζύγιο της ακτινοβολίας σε διάφορα ύψη της ατμόσφαιρας που την ονομάζουμε στιγμιαία εξαναγκασμένη μεταβολή της έντασης ακτινοβολίας (Radiative Forcing).

Μεθοδολογίες ορισμού RF Σχηματική αναπαράσταση σύγκρισης μεθοδολογιών υπολισμού RF. Το RF αναπαρίσταται από το βέλος ορίζοντας την ανισορροπία της συνολικής ροής στην τροπόπαυση. Η αδιατάρακτη κατακόρυφη κατανομή θερμοκρασίας είναι η μπλέ γραμμή και η διαταραγμένη είναι η κόκκινη γραμμή. Από αριστερά προς δεξιά: Στιγμιαίο (Instantaneous) RF: Η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας είναι καθορισμένη παντού Στρατόσφαιρας-προσαρμοσμένης (stratospheric-adjusted) RF: Η θερμοκρασία της στρατόσφαιρας προσαρμόζεται ενώ η θερμοκρασία της τροπόσφαιρας είναι καθορισμένη Μηδενικής μεταβολή επιφανειακής θερμοκρασίας (zero-surface-temperature-change) RF: Η θερμοκρασία της τροπόσφαιρας/στρατόσφαιρας προσαρμόζεται ενώ η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι καθορισμένη. Κλιματική απόκριση στην ισορροπία (equilibrium climate response): Για δεδομένη μεταβολή της επιφανειακής θερμοκρασίας (ΔT s ) Η θερμοκρασία της τροπόσφαιρας/στρατόσφαιρας προσαρμόζεται ώστε να φτάσει σε ισορροπία ροής στην τροπόπαυση.

Μέση εξαναγκασμένη μεταβολή της έντασης ακτινοβολίας (radiative forcing - Wm -2 ) σε παγκόσμια κλίμακα που προκαλείται από την διαταραχή των διαφόρων ανθρωπογενvών κυρίως και φυσικών παραμέτρων που επιδρούν στο ισοζύγιο ακτινοβολιών του συστήματος γης-ατμόσφαιρας, προς την κατεύθυνση θερμάνσεως (ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου) ή ψύξεως της ατμόσφαιρας. Το μήκος της κολώνας δίδει την μέση εκτίμηση και η γραμμή την εκτίμηση της αβεβαιότητας (IPCC 2013).

Μέση εξαναγκασμένη μεταβολή της έντασης ακτινοβολίας (radiative forcing - Wm -2 ) σε παγκόσμια κλίμακα που προκαλείται από την διαταραχή των διαφόρων ανθρωπογενvών κυρίως και φυσικών παραμέτρων που επιδρούν στο ισοζύγιο ακτινοβολιών του συστήματος γης-ατμόσφαιρας, προς την κατεύθυνση θερμάνσεως (ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου) ή ψύξεως της ατμόσφαιρας. Το μήκος της κολώνας δίδει την μέση εκτίμηση και η γραμμή την εκτίμηση της αβεβαιότητας. Επιπλέον δίδονται τα PDFs του RF για αιωρούμενα σωματίδια και θερμοκηπικά αέρια (IPCC 2013).

Δυναμικό Συμβολής ενός αερίου στο Φαινόμενο του Θερμοκηπίου (Global Warming Potential - GWP) Ονομάζουμε δυναμικό συμβολής ενός αερίου στο φαινόμενο του θερμοκηπίου (GWP) το δυναμικό που εμφανίζει 1 kg από το αέριο να συνεισφέρει στον παράγοντα RF σε σχέση με εκείνο που εμφανίζει 1 kg CO2 και εξαρτάται: την ένταση με την οποία το αέριο απορρόφα υπέρυθρη ακτινοβολία το μήκος κύματος αυτής της ακτινοβολίας, και την διάρκεια ζωής του αερίου στην ατμόσφαιρα

Global Warming Potential - GWP

Εισαγωγικές έννοιες στο πρόβλημα της Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης Τι είναι ο αέριος ρύπος; Όταν μία αέρια ένωση έχει συγκέντρωση μεγαλύτερη από ορισμένα όρια τότε έχει επιβλαβείς επιπτώσεις στον άνθρωπο. Σ αυτή τη περίπτωση αποκαλούμε την ένωση ρύπο. Κατά μία έννοια ατμοσφαιρική ρύπανση είναι η προσθήκη κάθε υλικού στην ατμόσφαιρα που μας περιβάλλει με συνέπεια την δηλητηρίαση της ζωής στο πλανήτη είτε βραχυπρόθεσμα είτε μακροπρόθεσμα. Πως ξεπερνάμε αυτά τα όρια; Αυτό συμβαίνει όταν ο ρυθμός παραγωγής τους ξεπερνά το ρυθμό καταστροφής τους στην ατμόσφαιρα. Που εστιάζονται οι πηγές τους; Σε βιομηχανικά και αστικά κέντρα όπου είναι και μεγαλύτερες οι εκπομπές πρωτογενών ρύπων. Πολλά ατμοσφαιρικά στοιχεία έχουν φυσικές πηγές και ανθρωπογενείς πηγές και υπήρχαν στη προβιομηχανική εποχή Είναι όλοι οι ρύποι πρωτογενείς; Όχι καθώς υπάρχουν και δευτερογενείς ρύποι όπως το Ο3 κ.α. Σε ποιες χωρικές κλίμακες μπορούν οι αέριοι ρύποι να επηρεάσουν; Από τοπική/ αστική κλίμακα έως παγκόσμια κλίμακα. Πως μπορεί να μελετηθεί το πρόβλημα της ανθρωπογενούς αέριας ρύπανσης; Για να παρακολουθήσουμε τα αποτελέσματα των ανθρωπογενών πηγών είναι σημαντικό να καταλάβουμε τον κύκλο των ρύπων που περιλαμβάνει οποιαδήποτε μετασχηματισμό μεταξύ των πηγών και των διαδικασιών καταστροφής.

Χρόνος ζωής ατμοσφαιρικών στοιχείων Ορισμός: Χρόνος ζωής = αρχική συγκέντρωση / ρυθμό καταστροφής - Έστω το αέριο [A] μετασχηματίζεται χημικά προς B (A B) με ταχύτητα: -d[a]/dt = K [A] (1) - Εάν σε χρόνο t=0 [A]=[A] o όπου [A] o η αρχική συγκέντρωση του Α - Έστω σε χρόνο t=t 1/2 η συγκέντρωση του Α μειώνεται στο μισό [A]=[A] o / 2 - Ενώ σε χρόνο t= τ η συγκέντρωση του Α μειώνεται στο 1/e - Επιλύνοντας τη διαφορική εξίσωση (1) υπολογίζεται ότι: Χρόνος ημίσειας ζωής του Α = t 1/2 = ln(2) / K Χρόνος παραμονής του Α = τ = 1 / K

Πηγές, καταβόθρες και μεταφορά *) Φυσικές διαδικασίες απομάκρυνσης (physical removal) Ξηρή και υγρή εναπόθεση *) Χημικές διαδικασίες απομάκρυνσης (chemical removal) - οξείδωση π.χ.. NO + O3 NO2 + O2 π.χ.: OH + X products -d[x]/dt = Kr [OH] [X] - φωτόλυση π.χ. : O3 + hv O(1D) + O2 (λ<310 nm) π.χ.: X + hv products -d[x]/dt = J [X] όπου : - απομάκρυνση πάνω σε νεφοσταγονίδια και αιωρούμενα σωματίδια με ετερογενείς αντιδράσεις *) Η αλληλουχία πηγή-μεταφορά-καταβόθρα καθορίζει την χωρική κατανομή των ατμοσφαιρικών χημικών στοιχείων.

Η σημασία της μετεωρολογίας στη μελέτη της αέριας ρύπανσης Ύψος Αναμείξεως Μεταφορά από τον οριζόντιο άνεμο Διαφυγή ρύπων στην ελεύθερη ατμόσφαιρα Απομάκρυνση μέσω των νεφών Διάχυση Εκπομπή Χημικοί μετασχηματισμοί Ραδιενεργή εξασθένιση Ξηρή απόθεση Απόπλυση Υγρή απόθεση Υδρόσφαιρα

Σύσταση της τροπόσφαιρας Κύρια στοιχεία Συγκέντρωση Χρόνος ζωής /έτη N 2 0.781 1.6 x 10 7 O 2 0.209 9000 Ar 0.0093 4.5 x 10 9 CO 2 0.00035 5 H 2 O 0 0.04 5 ημέρες CH 4 1700 ppb 10 H 2 550 ppb 4 N 2 O 320 ppb 150 CO 40 200 ppb 0.2 O 3 20 100 ppb 0.05 C 2 H 6 1 ppb 0.2 SO 2 0.1 ppb 5 ημέρες NO 2 0.1 ppb 2 ημέρες

Διαβάθμιση της αέριας ρύπανσης σε διάφορες χωρικές κλίμακες 1) Τοπική κλίμακα που εκτείνεται μέχρι μερικές εκατοντάδες μέτρα. Παραδείγματα: εκπομπές σε αυτοκινητόδρομους ή εκπομπές από καμινάδες διάφορων βιομηχανιών πρωτογενών ρύπων 2) Αστική και περιαστική κλίμακα που εκτείνεται μέχρι μερικές δεκάδες χιλιόμετρα και όπου έχουμε εκτός των πρωτογενών και την εμφάνιση δευτερογενών ρύπων. Παραδείγματα: φωτοχημικό νέφος της Αθήνας και του Λος-Άντζελες, Καπνομίχλη του Λονδίνου 3) Περιφερειακή κλίμακα που εκτείνεται μέχρι περίπου 1000 km και αφορά ρύπους (πρωτογενείς ή δευτερογενείς) που έχουνε μια σχετική χημική σταθερότητα ώστε να μπορέσουνε να μεταφερθούν σε τέτοιες αποστάσεις με τον άνεμο. Παραδείγματα : όξινη βροχή, φωτοχημικά οξειδωτικά, αιωρούμενα σωματίδια 4) Διηπειρωτική ή ημισφαιρική κλίμακα Παραδείγματα :αύξηση τροποσφαιρκού όζοντος, έλλειψη αρρύπαντου αέρα, αρκτική ομίχλη 5) Παγκόσμια κλίμακα Παραδείγματα :μείωση στρατοσφαιρικού όζοντος, τρύπα του όζοντος, ενίσχυση του φαινομένου θερμοκηπίου

Διαβάθμιση της αέριας ρύπανσης σε διάφορες χωρικές κλίμακες (συνέχεια) 1) Μικροκλίμακα: 0-100 m 2) Μεσοκλίμακα : Τάξη των δεκάδων έως εκατοντάδων χιλιομέτρων 3) Συνοπτική κλίμακα : Τάξη των εκατοντάδων έως χιλιάδων χιλιομέτρων 4) Παγκόσμια κλίμακα : Φαινόμενα που υπερβαίνουν τα 5000 km

Χωρικές και χρονικές κλίμακες των διαδικασιών μεταφοράς των αέριων ρύπων Μικροκλίμακα τύρβη, θύσσανοι καμινάδων Μέση κλίμακα θαλάσσια αύρα, αύρα κοιλάδας, κατακόρυφη μεταφορά λόγω θέρμανσης στους πρόποδες ορεινών όγκων Συνοπτική κλίμακα, περιφερειακή κλίμακα συστήματα καιρού, μέτωπα Παγκόσμια κλίμακα πλανητικά κύματα Rossby, γενική κυκλοφορία της ατμόσφαιρας

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 1) Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) και Διοξείδιο του Άνθρακα (CO2) πηγές CO2: φυσικές πηγές (σήψη, ωκεανοί) πολύ μεγαλύτερες από τις ανθρωπογενείς (καύση ενεργειακών πρώτων υλών), μακροπρόθεσμα αποτελέσματα ως ρύπος στο πλανήτη (ενίσχυση φαινομένου θερμοκηπίου) πηγές CO : ανθρωπογενείς - ατελή καύση ορυκτών καυσίμων 25% βιομηχανία (κυρίως πετρελαίου) - 75% αυτοκίνητα φυσικές πηγές οξείδωση ατμοσφαιρικού μεθανίου CO οξειδώνεται σε CO2 (χρόνος ζωής 2-4 μήνες) CO είναι άχρωμο, άοσμο, και ελάχιστα διαλυτό στο νερό και αναφλέξιμο ενώ παίζει σημαντικό ρόλο στη χημεία του τροποσφαιρικού όζοντος CO σε μεγάλες συγκεντρώσεις προκαλεί δυσκινησία, αναισθησία, θάνατο αφού είναι τοξικό (δεσμεύει την αιμοσφαιρίνη που οξυγονώνει τους ιστούς για τις αναγκαίες καύσεις) 9 ppmv για 8 ώρες έκθεση AAQS (περίπου 2% καρβοξυ-αιμοσφαιρίνης) 50 ppmv επιδρά στον εγκέφαλο και την καρδιά για μήνες

Κύκλος του C (Άνθρακα) Ανταλλαγή C μεταξύ 3 δεξαμενών με διαφορετικές ποσότητες και χρόνο αποθήκευσης. Η ατμόσφαιρα δρα σαν μια αποθήκη με μεγάλες διαστάσεις αλλά περιορισμένη χωρητικότητα. Οι ωκεανοί και οι θάλασσες είναι μια αποθήκη με περίπου 60 φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα από την ατμόσφαιρα και αποτελείται από δύο διακεκριμένες στοιβάδες, α) την επιφανειακή και β) τη στοιβάδα βάθους. Η επιφανειακή στοιβάδα έχει βάθος 100 μ και είναι σε άμεση ισορροπία με την ατμόσφαιρα ενώ η στοιβάδα βάθους ανακυκλώνεται κάθε 10 5 χρόνια. Η ατμόσφαιρα, τα φυτά και η επιφανειακή στοιβάδα των ωκεανών κατατάσσονται στο «βιολογικό τμήμα» του κύκλου και η κάθε μία περιέχει περίπου ίσα ποσά C (600-1000 δισεκατομμύρια τόνους). Τα ζώα και ο άνθρωπος συγκρατούν πολύ λιγότερο (1-2 δισεκατομμύρια τόνους). Καθώς οι οργανισμοί αναπτύσσονται πεθαίνουν και αποσυντίθενται ο C μετακινείται αυτών των αποθηκών. Το «βιολογικό τμήμα» έχει το μικρότερο χρόνο αποθήκευσης. Το «γεωχημικό τμήμα» του κύκλου αποθηκεύει C για πολύ μεγαλύτερο χρόνο. Υπάρχουν δύο κύριες αποθήκες, α) η στοιβάδα βάθους των ωκεανών που αποθηκεύει περίπου 38000 δισεκατομμύρια τόνους και β) τα πετρώματα που συγκρατούν περίπου 150 δισεκατομμύρια τόνους στο πυθμένα των ωκεανών και περίπου 1500 δισεκατομμύρια τόνους στους εδαφικούς ορίζοντες. Ο C από αυτό το τμήμα μεταφέρεται στο «βιολογικό τμήμα» του κύκλου όταν τα βαθιά νερά των ωκεανών ανέρχονται στην επιφάνεια μετά από εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις, η διάβρωση των πετρωμάτων και η καύση των ενεργειακών πρώτων υλών (πετρέλαιο, γαιάνθρακας, φυσικό αέριο) παρέχουν C στο βιολογικό τμήμα συνήθων δια μέσου της ατμόσφαιρας και ενώ έχουν παραμείνει στο παραμείνει στο υπέδαφος για πολλά εκατομμύρια χρόνια. Το CO2 κατά τον φυσικό του κύκλο εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα από την σήψη των φυτών ενώ απομακρύνεται από αυτή διαμέσου της φωτοσύνθεσης και της διάλυσης του στα ύδατα.

Κύκλος του C (Άνθρακα) Πηγή: Ατμοσφαιρική ρύπανση, Ιωάννης Γεντεκάκης

Διοξείδιο του άνθρακα - CO2 το CO2 κατά τον φυσικό του κύκλο εμφανίζεται στην ατμόσφαιρα από την σήψη των φυτών ενώ απομακρύνεται από αυτή διαμέσου της φωτοσύνθεσης και της διάλυσης του στα ύδατα. φυσικές πηγές (σήψη, ωκεανοί) πολύ μεγαλύτερες από τις ανθρωπογενείς (καύση ενεργειακών πρώτων υλών), μακροπρόθεσμα αποτελέσματα ως ρύπος στο πλανήτη (ενίσχυση φαινομένου θερμοκηπίου)

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 2) Θειούχες ενώσεις Οι κυριότερες ενώσεις του θείου στην ατμόσφαιρα είναι το καρβονυλοσουλφίδιο (ΟCS), ο διθειάνθρακας (CS 2 ), το διμέθυλοσουλφίδιο (CH 3 ) 2 S, το υδρόθειο (H 2 S), το διοξείδιο του θείου (SO 2 ) και τα θειικά άλατα (SO 4 +2 ). Οι ανθρωπογενείς εκπομπές του SO 2 εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό ποσοστό της ροής του θείου στην ατμόσφαιρα. Οι θειούχες ενώσεις είναι κατά κανόνα δύσοσμες. φυσικές πηγές: κοιλότητες συγκέντρωσης βιολογικής ύλης, αναερόβια σήψη και η διάχυση σταγονιδίων από τη θάλασσα, ηφαιστειακές εκρήξεις, θερμές πηγές ανθρωπογενείς πηγές: καύση ορυκτών καυσίμων, βιομηχανικές διαδικασίες πρωτογενείς ρύποι: SO 2, SO 3 (SO 3 +SO 2 =SOx), H 2 S δευτερογενείς ρύποι: H 2 SO 4, (NH 4 ) 2 SO 4, CaSO 4, MgSO 4 Το θείο υπάρχει στον άνθρακα και στο πετρέλαιο συνήθως σε ποσότητες 0-6% κ.β. Υπό μορφή οργανικών μορίων που όταν καίγονται παράγουν SO 2. Το επεξεργασμένο πετρέλαιο και βενζίνες περιέχουν λιγότερο από 0.05% θείο. Στην ατμόσφαιρα το SO2 αντιδρά για να σχηματίσει SO3 που εμφανίζει έντονη δραστικότητα με υδρατμούς σχηματίζοντας ομίχλη θειικού οξέος. Αποτελέσματα Επιδράσεις * σε συγκεντρώσεις 0.3-1 ppmv δίδει συγκεκριμένη γεύση * όξινη βροχή (H 2 SO 4 ) και εναπόθεση * αναπνευστικά προβλήματα σε συγκεντρώσεις 0.1-0.2 ppmv * οι εκπομπές έχουν μειωθεί την τελευταία 20-ετία

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΘΕΙΟΥ (SO2) Είναι αέριο άχρωμο, άοσμο και βρίσκεται σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Έχει, όμως, έντονη ερεθιστική μυρωδιά, όταν βρίσκεται σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. ΠΗΓΕΣ: Εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, βιομηχανίες, κεντρικές θερμάνσεις, διυλιστήρια πετρελαίου, χημικές βιομηχανίες, χαρτοβιομηχανίες. ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ: Αποτελεί βασικό ρύπο του νέφους, επηρεάζει άτομα με αναπνευστικά προβλήματα και προκαλεί αλλοιώσεις σε βλάστηση και μέταλλα. Μειώνει την ορατότητα και αυξάνει την οξύτητα των λιμνών και των ποταμών.

Κύκλος του S (Θείου) Στο κύκλο του S υπολογίζεται με βάση υπολογισμούς που έγιναν το 1975 η συνεισφορά των ανθρωπογενών πηγών έναντι των φυσικών πηγών ήταν περίπου 0.5:1. Πηγή: Ατμοσφαιρική ρύπανση, Ιωάννης Γεντεκάκης

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 3) Αζωτούχες ενώσεις Οι σημαντικότερες ενώσεις του αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι το υποξείδιο (Ν 2 Ο), το μονοξείδιο (ΝΟ) και το διοξείδιο του αζώτου (ΝΟ 2 ), η αμμωνία (ΝΗ 3 ) και διάφορα νιτρικά (ΝΟ 3- ), νιτρώδη (ΝΟ 2- ) και αμμωνιακά άλατα (ΝΗ 4+ ). φυσικές πηγές: βακτηριακή δραστηριότητα, περιττώματα ζώων, αστραπές πηγές: καύση ορυκτών καυσίμων (50%), αυτοκίνητα (50%) πρωτογενείς ρύποι: ΝΟ (ΝO+ΝO 2 =ΝOx), ΝH 3 δευτερογενείς ρύποι: ΝΟ 2, HΝO 3, HNO 4, PAN, MNO 3 Τα οξείδια του αζώτου είναι σημαντικά για την παραγωγή φωτοχημικών οξειδωτικών και παίζουν καθοριστικό ρόλο στον έλεγχο του τροποσφαιρικού όζοντος Αποτελέσματα Επιδράσεις (σε συγκεντρώσεις >1000 μgr/m 3 ) * αυξάνουν πιθανότητες μολύνσεως * πνευμονικά προβλήματα * όξινη εναπόθεση * μειώνουν την αύξηση της βλάστησης

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΖΩΤΟΥ (ΝΟ2): Είναι αέριο, με καφέ χρώμα και ιδιάζουσα οσμή. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, είναι υπεύθυνο για την άσχημη καφέ όψη του ουρανού των πόλεων. ΠΗΓΕΣ: Η χρήση καυσίμων, κυρίως σε αυτοκίνητα και φορτηγά αλλά και σε βιομηχανικούς καυστήρες ή σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, παράγει μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ). Αυτό, με διάφορες χημικές αντιδράσεις, που ενισχύονται με την παρουσία της ηλιακής ακτινοβολίας, μετατρέπεται σε διοξείδιο του αζώτου. ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ: Το διοξείδιο του αζώτου αποτελεί τον κύριο ρύπο του νέφους και της όξινης βροχής. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, βλάπτει ανθρώπους και βλάστηση. Στα παιδιά, μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικές ασθένειες. Στους ασθματικούς, προκαλεί δυσκολία στην αναπνοή.

Κύκλος του Ν (Αζώτου) Πηγή: Ατμοσφαιρική ρύπανση, Ιωάννης Γεντεκάκης

Κύκλος του Ν (Αζώτου)

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 4) Όζον - (Ο3) Είναι άχρωμο αέριο και αποτελεί το κύριο συστατικό του φωτοχημικού νέφους, κοντά στην επιφάνεια της Γης. Στην ανώτερη ατμόσφαιρα (στρατόσφαιρα), ωστόσο, το όζον έχει ευεργετικό ρόλο, προστατεύοντάς μας από τις βλαβερές ακτίνες του Ήλιου.πηγές: δευτερογενής ρύπος Από τα πιο σημαντικά προβλήματα αέριας ρύπανσης είναι αφενός η αύξηση του τροποσφαιρικού όζοντος και το γεγονός ότι αποτελεί το κύριο συστατικό του φωτοχημικού νέφους, κοντά στην επιφάνεια της Γης και αφετέρου η μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος. Στη στρατόσφαιρα απορροφά την επιβλαβή υπεριώδη ακτινοβολία και συνεπώς η μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος έχει άμεσο αντίκτυπο στο ποσοστό UV-Β που φθάνει στο έδαφος. Στη τροπόσφαιρα το όζον σχηματίζεται ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων μεταξύ οξυγόνου, πτητικών οργανικών ενώσεων (VOCs) και οξειδίων του αζώτου, με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας, κυρίως, όταν έχουμε καλό, ζεστό καιρό. Πηγές αυτών των βλαβερών ρύπων είναι τα οχήματα, τα εργοστάσια, οι χωματερές, τα χημικά διαλυτικά και πολλές άλλες μικρές πηγές, όπως βενζινάδικα, αγροτικός εξοπλισμός, κ.λπ.

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 4) Όζον - (Ο3) - συνέχεια Στην ανώτερη τροπόσφαιρα δρα ως θερμοκηπικό αέριο. Στην τροπόσφαιρα είναι η βασική πηγή της ελεύθερης ρίζας του υδροξυλίου (ΟΗ) που είναι το βασικό οξειδωτικό μέσο της τροπόσφαιρας αποτελώντας βασική καταβόθρα πολλών στοιχείων που διαφορετικά θα δρούσαν σαν θερμοκηπικά. Κοντά στο έδαφος είναι φυτοξειδωτικό σε συγκεντρώσεις > 40 ppbv. Το όζον είναι επίσης οξειδωτικό μέσο (π.χ. Οξειδώνει SO2 προς H2SO4). Σε συγκεντρώσεις > 140 ppbv προκαλεί αναπνευστικά προβλήματα Το όζον, σε μεγάλες συγκεντρώσεις, προκαλεί σημαντικά προβλήματα στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, όπου ζούμε. Προκαλεί ερεθισμό στην αναπνευστική οδό, διαταραχή της αναπνευστικής λειτουργίας, αίσθημα ξηρότητας στο λαιμό, πόνο στο στήθος, βήχα, άσθμα, φλεγμονή στους πνεύμονες και πιθανή επιδεκτικότητα σε μολύνσεις του αναπνευστικού. Το όζον είναι, επίσης, ο ρύπος με τις δυσμενέστερες επιδράσεις στα φυτά, γιατί μειώνει την παραγωγή στις αγροτικές καλλιέργειες και προκαλεί ζημιά στη δασική βλάστηση.

ozone (ppbv) Μετρήσεις επιφανειακού όζοντος κατά την διάρκεια του 20 ου αιώνα σε περιοχές απομακρυσμένες από τοπικές πηγές ρύπανσης στην Ευρώπη (from Marenco et al., 1994). 60 50 40 30 20 Pic du Midi (3000 m) Jungfraujoch (3500 m) Mont Ventoux (1900 m) Pfander Mountain (1064 m) Arosa (1860 m) Hohenpeissenberg (1000 m) Zugspitze (3000 m) Pic du Midi (3000 m) fit 10 0 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 year

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 5) Οργανικές Ενώσεις ( Μεθάνιο και NMHC) * Οι υδρογονάνθρακες θεωρούνται σημαντικοί πρωτογενείς ρύποι της ατμόσφαιρας γιατί συμβάλουν στο σχηματισμό των φωτοχημικών οξειδωτικών (τοξικές και οξειδωτικές χημικές ενώσεις που δημιουργούνται κατά το φωτοχημικό νέφος). * Με τον όρο υδρογονάνθρακες χαρακτηρίζονται χιλιάδες ενώσεις που περιέχουν άνθρακα και υδρογόνο στο μόριο τους. Οι πιο απλοί περιέχουν 1-4 άτομα άνθρακα και είναι αέρια, 5-6 άτομα άνθρακα και είναι υγρά ενώ από 7 άτομα και πάνω είναι στερεά. Από αυτές τις ενώσεις οι πιο σημαντικές είναι τα αέρια και από τις υπόλοιπες οι πιο πτητικές. * Οι οργανικές ενώσεις μπορούν να περιέχουν στο μόριο τους και άλλα στοιχεία (θείο, άζωτο, αλογόνα) ή ομάδες στοιχείων (ρίζες), ή ακόμα και άτομα οξυγόνου. Από τους οξυγονομένους υδρογονάνθρακες δύο κατηγορίες παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην ατμοσφαιρική ρύπανση, οι αλδεΰδες και οι κετόνες. * Κατηγορίες οργανικών ενώσεων: αλκάνια, αλκένια, αλκίνια, αλκαδιένια, αρωματικοί υδρογονάνθρακες, αλδεϋδες, κετόνες, αλογονούχες ενώσεις όπως τα CFCs

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 6) Στοιχειώδη σωματίδια (Particulate matter) πηγές:σκόνη, καπνός, εξατμίσεις (50% ορυκτά καύσιμα, 25% βιομηχανικά καύσιμα, 25% αυτοκίνητα) ταξινόμηση αιωρούμενων σωματιδίων * Aitken σωματίδια 0.000001 0.0001 mm * μεγάλα σωματίδια 0.0001 0.001mm * γιγαντιαία σωματίδια >0.001 mm * καπνοί 0.001-1 mm * σκόνη μικρής διαμέτρου <100 mm * σκόνη μεγάλης διαμέτρου >100 mm * ομίχλη 0.1-10 mm * υδροσταγονίδια 0.0001-100 mm * σταγόνες βροχής > 0.1 mm Αποτελέσματα 0.1-1 mm προβληματικά για τους πνεύμονες χρόνος ζωής μεγάλα σωματίδια μερικές ώρες μικρά σωματίδια μερικές ημέρες

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι ΣΩΜΑΤΙΔΙA Είναι υλικά σε στερεή ή υγρή μορφή, που μπορούν να αιωρούνται στην ατμόσφαιρα, για μεγάλα χρονικά διαστήματα. ΠΗΓΕΣ: Βιομηχανικές δραστηριότητες, παραγωγή τσιμέντου, γύψου, χυτήρια μεταλλεύματος, αυτοκίνητα, πυρκαγιές, σκόνη από απογυμνωμένο έδαφος, αγροτικές δραστηριότητες, κατασκευές. ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ: Τα μικροσκοπικά αυτά σωματίδια επηρεάζουν την αναπνοή, προκαλούν ασθένειες στο αναπνευστικό και στους πνεύμονες ακόμα και πρόωρο θάνατο. Ομάδα υψηλού κινδύνου αποτελούν οι ηλικιωμένοι, τα παιδιά και τα άτομα που πάσχουν από άσθμα. Προκαλούν επίσης φθορές στις βαφές, στα εδάφη, στα υφάσματα, και μειώνουν την ορατότητα. Οι επιδράσεις τους, γενικά, εξαρτώνται τόσο από το μέγεθός τους (όσο μικρότερα είναι τόσο πιο επικίνδυνα) αλλά και από τη χημική τους σύσταση.

Χαρακτηριστικά σωματιδίων Είδος διάμετρος (mm) πυκνότητα (#/cm 3 ) Αέρια μόρια 0.0005 2.45x10 19 Aerosol μικρά < 0.2 10 3-10 6 μεσαία 0.2-2 1-10 4 μεγάλα > 2 <1-10 Υδροσταγονίδια ομίχλης 10-20 1-1000 σύννεφου 10-200 1-1000 ψιχάλες 200-1000 0.01-1 βροχής 1000-8000 0.001-0.01

Πηγή: Ατμοσφαιρική ρύπανση, Ιωάννης Γεντεκάκης

ATMOSPHERIC AEROSOL Number size distribution Condensation Nuclei (CN) Nucleation Mode Aitken Mode Accumulation Mode Coarse Mode Diameter (micrometer)

ATMOSPHERIC AEROSOL Mass size distribution PM2.5 PM10 Diameter (micrometer)

ATMOSPHERIC AEROSOL chemical composition Diameter (micrometer)

Aerosol direct and indirect effects

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 7) Μόλυβδος (Pb) πηγές: Μεταφορές, πηγές που κάνουν χρήση καυσίμων με μόλυβδο, χρήση γαιανθράκων, βαριές βιομηχανίες, χυτήρια, εργοστάσια μπαταριών, καύση απορριμμάτων, στερεά απόβλητα. επιδράσεις: Ο μόλυβδος και οι ενώσεις του μπορούν να επηρεάσουν, δυσμενώς, την ανθρώπινη υγεία, είτε μέσω της κατάποσής τους, με τη μορφή επιβαρημένου με μόλυβδο εδάφους, σκόνης, βαφών κ.λπ., είτε με απευθείας εισπνοή. Αυτό είναι πολύ επικίνδυνο, ιδίως για τα μικρά παιδιά, που η συνήθειά τους να βάζουν τα χέρια στο στόμα τους συντελεί σε μεγαλύτερη λήψη δόσης μολύβδου, από το έδαφος και τη σκόνη. Υψηλά ποσοστά μολύβδου μπορούν να επηρεάσουν, δυσμενώς, την πνευματική ανάπτυξη και δραστηριότητα, τη λειτουργία των νεφρών, και τη χημεία του αίματος. Τα νεαρά άτομα διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο, εξαιτίας της μεγαλύτερης ευαισθησίας των νεανικών ιστών και οργάνων στο μόλυβδο. έχουν μειωθεί σημαντικά οι εκπομπές του

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 8) Τοξικοί ρύποι Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν ρύποι όπως αρσενικό, αμίαντος και βενζόλιο. πηγές: Χημικές βιομηχανίες, βιομηχανικές δραστηριότητες, εκπομπές από τα καύσιμα και τις μηχανές των οχημάτων, και οικοδομικά υλικά. Επιπτώσεις: Προκαλούν καρκίνο, αναπνευστικά προβλήματα, γενετικές ανωμαλίες, στείρωση και άλλα σοβαρά προβλήματα υγείας. Μερικά μπορούν να προκαλέσουν ακόμα και το θάνατο ή σοβαρές κακώσεις, αν, από ατύχημα, απελευθερωθούν στο περιβάλλον, σε μεγάλες συγκεντρώσεις. 9) * Ρύποι κλειστών χώρων (HCHO, CCl4, CH3CCl3, CO, Rn)

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 10) ΡΥΠΟΙ ΥΠΕΥΘΥΝΟΙ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΟΥ ΣΤΡΑΤΟΣΦΑΙΡΙΚΟΥ ΟΖΟΝΤΟΣ Είναι χημικά, όπως οι χλωροφθοριομένοι υδρογονάνθρακες (CFCs), halons, ο τετραχλωριούχος άνθρακας, το μεθυλικό χλωροφόρμιο, που χρησιμοποιούνται ως ψυκτικές ουσίες και σε διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες. Αλογόνα στους οποίους συμπεριλαμβάνονται αλογονομένοι υδρογονάνθρακες που αποτελούν τη βάση των εντομοκτόνων καθώς και των freons. Αυτές οι ενώσεις αιωρούνται στον αέρα, για μεγάλο χρονικό διάστημα και σιγά-σιγά συγκεντρώνονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα, όπου καταστρέφουν τον προστατευτικό μανδύα του όζοντος, ο οποίος εμποδίζει τη βλαβερή υπεριώδη (UV) ακτινοβολία να φθάσει στην επιφάνεια της Γης. ΠΗΓΕΣ: Βιομηχανική και οικιακή ψύξη, καθαριστήρια, συσκευές κλιματισμού στο σπίτι και το αυτοκίνητο, μερικά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατάσβεση πυρκαγιών, και προϊόντα από αφρώδες πλαστικό. ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ: Αυξημένη έκθεση στην UV ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του δέρματος, καταρράκτη στους οφθαλμούς, εξασθένιση του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος και άλλες δυσμενείς περιβαλλοντικές επιδράσεις.

Ατμοσφαιρικοί Ρύποι 11) ΑΕΡΙΑ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Είναι αέρια που συγκεντρώνονται στην ατμόσφαιρα και μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στις παγκόσμιες κλιματολογικές συνθήκες, ή όπως αλλιώς λέγεται το "φαινόμενο του θερμοκηπίου". Τέτοια αέρια είναι οι υδρατμοί (Η2Ο), το διοξείδιο του άνθρακα (CΟ2), το μεθάνιο (CH4), του υποξειδίου του αζώτου (Ν2Ο), του όζοντος (Ο3) και των χλωροφθορανθράκων. ΠΗΓΕΣ: Η κύρια ανθρωπογενής πηγή των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα είναι η κατανάλωση των καυσίμων, για την παραγωγή ενέργειας και τις μεταφορές. Το μεθάνιο προέρχεται από τις χωματερές, τα μηρυκαστικά ζώα, τα ανθρακωρυχεία, τους ορυζώνες. Τα οξείδια του αζώτου προέρχονται, από βιομηχανικές δραστηριότητες, όπως η παραγωγή του νάιλον. ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ: Η έκταση των επιδράσεων των κλιματολογικών αλλαγών, στην ανθρώπινη υγεία και στο περιβάλλον, δεν είναι πλήρως γνωστή. Ωστόσο, μερικές συνέπειες, οι οποίες αρχίζουν να διαφαίνονται είναι: αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη, αύξηση της συχνότητας και της σφοδρότητας των καταιγίδων και άλλων ακραίων καιρικών φαινομένων, λιώσιμο των πολικών πάγων, αύξηση της μέσης στάθμης της θάλασσας.

Τι είναι η κυκλοφορία της ατµόσφαιρας? Η κίνηση του αέρα µέσα στην ατµόσφαιρα ονοµάζεται κυκλοφορία της ατµόσφαιρας και προκαλείται βασικά από τη µεγάλη διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ τροπικών και πολικών περιοχών και της περιστροφής της γης. Γίνεται δε πιο περίπλοκη λόγω της διαφορετικής θέρµανσης ξηράς και θάλασσας από τον ήλιο.

Γενική κυκλοφορία της ατµόσφαιρας σε ακίνητη Γη

Γενική κυκλοφορία της ατµόσφαιρας σε περιστρεφόμενη Γη

Τροποποιήσεις της γενικής κυκλοφορίας λόγω εναλλαγής ξηράς και θάλλασας

Γενική κυκλοφορία - Μακρά κύματα Rossby και Υφέσεις ζ + f = Σταθερό (f=2 Ω sinφ) Στρωτή ροή Τυρβώδη ροή

Κατακόρυφη δομή θερμοκρασίας - Συνθήκες ευστάθειας Θερμοκρασιακές αναστροφές Αναστροφή ακτινοβολίας Αναστροφή κατάπτωσης Συνδέεται με αντικυκλωνικά συνοπτικά συστήματα Αναστροφή μεταφοράς Θερμός αέρας πάνω από ψυχρό αέρα (θερμό μέτωπο) Ψυχρός αέρας κάτω από θερμό αέρα (ψυχρό μέτωπο) Θερμός πάνω από ψυχρή επιφάνεια (π.χ. χιόνι, πάγος, νερό)

Στατική της Ατμόσφαιρας Ισορροπία στην ατμόσφαιρα Η δυνητική αστάθεια αναφέρεται στην αστάθεια κινούμενων αερίων μαζών (κυρίως κατά την οριζόντια έννοια). Η στατική αστάθεια αναφέρεται στις κατακόρυφες κινήσεις δείγματος αέρα στην ατμόσφαιρα.

Ποιοτική διερεύνηση της ισορροπίας

Θαλάσσια αύρα Η μεγάλη θερμοχωρητικότητα των υδάτινων μαζών έχει σαν αποτέλεσμα τη μικρή ημερήσια μεταβολή της θερμοκρασίας σε αντίθεση με την ξηρά Τυπικά κατά του καλοκαιρινούς μήνες με αντικυκλωνικό καιρό και χωρίς ισχυρούς ανέμους Τυπική κατακόρυφη διάσταση της τάξης 1 km Τυπική οριζόντια διάσταση της τάξης 30 km Τυπική οριζόντια ταχύτητα 2-5 m/s (ημέρα) και <2 m/s (νύχτα)

Αύρα κοιλάδας και βουνού αύρα κοιλάδας με τυπικό άνεμο 2-4 m/s αύρα βουνού με τυπικό άνεμο ~1 m/s

Ακανόνιστες διακυμάνσεις γύρω από μία μέση τιμή των συνιστωσών της ταχύτητας του ανέμου u= <u>+u v= <v>+v w= <w>+w

Μετεωρολογικό ύψος αναμείξεως - ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα Το ατμοσφαιρικό οριακό στρώμα (ΑΟΣ) είναι το χαμηλότερο τμήμα της τροπόσφαιρας το οποίο συνορεύει με την επιφάνεια της γης και το οποίο επηρεάζεται ευθέως από την κατάσταση της επιφάνειας μέσω των τυρβώδων ροών ορμής, θερμότητας και υγρασίας. Εκτείνεται συνήθως από την επιφάνεια μέχρι τα 1-2 km. Το στρώμα της τροπόσφαιρας το υπερκείμενο στο ΑΟΣ λέγεται ελεύθερη τροπόσφαιρα (free troposphere). Σε πολλές περιπτώσεις, ιδιαίτερα σε ρυπασμένη ατμόσφαιρα, τα δύο στρώματα μπορούν να γίνουν αντιληπτά ακόμη και δια γυμνού οφθαλμού. Αν για παράδειγμα παρατηρήσουμε μια πόλη τις πρωινές ώρες από κάποιο ύψος, θα διακρίνουμε εύκολα τη διαφορά ανάμεσα στο χαμηλότερο στρώμα αέρα (το ΑΟΣ) μέσα στο οποίο η ορατότητα είναι μικρότερη λόγω της παρουσίας σωματιδιακών και αέριων ρύπων, και το υπερκείμενο στρώμα (την ελεύθερη τροπόσφαιρα) που χαρακτηρίζεται από γαλάζιο χρώμα και έχει καλύτερη ορατότητα. Η σημασία της έρευνας για το οριακό στρώμα είναι μεγάλη, μιας και πρόκειται για το τμήμα της ατμόσφαιρας μέσα στο οποίο πραγματοποιείται το μεγαλύτερο μέρος των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων. Το ύψος αναμείξεως βρίσκεται σε εκείνο το ύψος στο οποίο παρατηρείται όχι μόνο αναστροφή θερμοκρασίας αλλά και σχετική μεταβολή της σχετικής υγρασίας και της ταχύτητας διεύθυνσης του ανέμου (<2 km τυπικές τιμές). Είναι το ύψος από την επιφάνεια της γης μέχρι το οποίο αναμειγνύονται οι αέριοι ρύποι με ατμοσφαιρικές αναταράξεις (τύρβη). Η θερμοβαθμίδα αυτού του στρώματος πλησιάζει την ξηρή αδιαβατική ενώ το άνω όριο καθορίζεται από ευσταθείς ατμοσφαιρικές συνθήκες. Το ύψος του ΑΟΣ προσδιορίζεται από το σημείο στο οποίο Ri<0.25.

Στη γενική περίπτωση εάν αγνοήσουμε την διάχυση κατά τον άξονα x όπου έχουμε μόνο μεταφορά με ταχύτητα <u> έχουμε: 2 2 Q y z q( x, y, z exp( ) 2 u 2 2 2 2 y z y z 6 m/sec ΡΥΘΜΟΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ = 6 μονάδες ανά δευτερόλεπτο 2 m/sec 0 1 2 3 4 5 6 Απόσταση από την πηγή

Καμπύλες του συντελεστή κατακόρυφης διασποράς σ z σε συνάρτηση με την απόσταση από την πηγή για διάφορες κλάσεις ανατάραξης Καμπύλες του συντελεστή οριζόντιας διασποράς σ y σε συνάρτηση με την απόσταση από την πηγή για διάφορες κλάσεις ανατάραξης Ηλιακή ακτινοβολίανέφωση Ημέρα Έντονη ακτινοβολία Ημέρα Μέση ακτινοβολία Ημέρα Λίγη ακτινοβολία Ημέρα ή νύχτα νεφοσκεπής Νύχτα >0.5 νεφοκάλυψη Νύχτα <0.4 νεφοκάλυψη Άνεμος επιφανείας (m/s) <2 2-3 3-5 5-6 >6 A A-B B C D A-B B B-C C-D D B C C D D D D D D D E D D D F E D D Α πολύ ασταθής Β μέτρια ασταθής C ελαφρώς ασταθής D ουδέτερη E ελαφρώς ευσταθής F μέτρια ευσταθής

Διασπορά καπνού σε διάφορες συνθήκες ευστάθειας Α. Ευσταθής ατμόσφαιρα πάνω και κάτω από την καμινάδα ανέμισμα Β. Ευσταθής ατμόσφαιρα πάνω και ασταθής ή ουδέτερη κάτω από την καμινάδα θυμίασμα Γ. Ασταθής ατμόσφαιρα πάνω και κάτω από την καμινάδα θύσανος βρόγχου Δ. Ουδέτερη ατμόσφαιρα πάνω και κάτω από την καμινάδα κωνικός θύσανος Ε. Ουδέτερη ατμόσφαιρα πάνω και ευσταθής κάτω από την καμινάδα - υπερυψωμένος θύσανος

Νέφος Καπνομίχλης: Σχηματίζεται, όταν έχουμε υψηλή συγκέντρωση ρύπων, όπως το διοξείδιο του θείου και αιρούμενα σωματίδια, σε συνδυασμό με σχετικά χαμηλή θερμοκρασία και μεγάλη σχετική υγρασία. Φωτοχημικό Νέφος: Παρουσιάζεται, όταν έχουμε υψηλές θερμοκρασίες, μεγάλη ηλιοφάνεια, μικρή σχετική υγρασία και υψηλή συγκέντρωση οξειδίων του αζώτου, υδρογονανθράκων, μονοξειδίου του άνθρακα και δευτερογενών προϊόντων τους.

Φωτοχημική Ρύπανση Τι είναι η φωτοχημική ρύπανση και τα φωτοχημικά οξειδωτικά; Τα φωτοχημικά οξειδωτικά προκύπτουν από μία σειρά πολύπλοκων ατμοσφαιρικών αντιδράσεων που συμβαίνουν όταν ενεργές οργανικές ενώσεις και οξείδια του αζώτου συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα και εκτίθενται στο ηλιακό φως. Από αυτές τις αντιδράσεις σχηματίζονται διάφορες δευτερογενείς ενώσεις στις οποίες συγκαταλέγονται Ο3, NO2, HNO3 και PAN που αποτελούν φωτοχημικούς ρύπους. Σε αστική/τοπική κλίμακα αναπτύσσεται ένα είδος ομίχλης γνωστή και ως φωτοχημική καπνομίχλη ή φωτοχημικό νέφος το οποίο πρωτοεμφανίστηκε στο λεκανοπέδιο του Los Angeles στη δεκαετία το 1940 και συμβαίνει πλέον συχνά σε πολλές μεγαλουπόλεις όπως και στην Αθήνα. Είναι η φωτοχημική ρύπανση αστικό/τοπικό μόνο πρόβλημα; Την δεκαετία του 90 γίνεται κατανοητό ότι το πρόβλημα της φωτοχημικής ρύπανσης δεν είναι μόνο τοπικό αλλά επιδρά σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα από περιφερειακή έως και ημισφαιρική.

O 3 -NO-NO 2 σε φωτοχημική ισορροπία (photochemical steady state) Λαμβάνοντας υπόψη τις δύο αντιδράσεις NO 2 + hv (+O 2 ) NO + O 3 J 1 NO + O 3 NO 2 K 1 και αγνοώντας άλλες αντιδράσεις, κατά την διάρκεια της ημέρας καταλήγουμε γρήγορα σε φωτοχημική ισορροπία d[no 2 ]/dt = Prod - Loss = 0 K 1 [NO][O 3 ] = J 1 [NO 2 ] [NO]/[NO 2 ] = J 1 /K 1 [O 3 ]

Η παρουσία των υπερόξυ ριζών (ΗΟ 2 και RΟ 2 ), από την οξείδωση υδρογονανθράκων, διαταράσσει το κύκλο O 3 -NO-NO 2 NO + HO 2 NO 2 + OH NO + RO 2 NO 2 + RO και οδηγεί σε καθαρή παραγωγή όζοντος

Όξινη Βροχή (1) Φαινόμενο που οφείλεται στη ρύπανση της ατμόσφαιρας και κατά το οποίο ποσότητες κυρίως θειικού και νιτρικού οξέος φτάνουν στο έδαφος σε υγρή μορφή, μεταφερόμενες με τη βροχή, το χιόνι, την ομίχλη, το χαλάζι κ.λπ., με καταστρεπτικές επιπτώσεις στη χλωρίδα και την πανίδα, καθώς και σε κτίρια και μνημεία. Ο όρος "όξινη βροχή" χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για να περιγράψει τη ρυπασμένη βροχή στο Μάντσεστερ της Βρετανίας στη διάρκεια της βιομηχανικής επανάστασης τον 19ο αιώνα και εξακολουθεί να χρησιμοποιείται παρά το ότι θεωρείται σωστότερος ο όρος "όξινη εναπόθεση". Κύρια αιτία για το σχηματισμό της όξινης βροχής είναι το διοξείδιο του θείου (SΟ2), που εκλύεται από βιομηχανίες που χρησιμοποιούν ορυκτά καύσιμα, καθώς και τα οξείδια του αζώτου (ΝΟx), που περιέχονται κυρίως στα καυσαέρια των αυτοκινήτων. Οι ενώσεις αυτές αντιδρούν με το οξυγόνο και τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας και σχηματίζουν αντίστοιχα θειικό (Η2SΟ4) και νιτρικό οξύ (ΗΝΟ3), τα οποία στη συνέχεια, διαλυμένα στο νερό της βροχής ή στα σταγονίδια της ομίχλης κ.λπ., προσβάλλουν το έδαφος, το νερό, τα φυτά, τα ζώα και τα κτίσματα. Το SΟ2 και τα ΝΟx μπορούν να μεταφερθούν σε μεγάλες αποστάσεις με τη βοήθεια των ανέμων και να δημιουργήσουν όξινη βροχή χιλιόμετρα μακριά από τον τόπο εκπομπής τους. Το νερό της βροχής φυσιολογικά έχει ρη 6,5 έως 5,6. Το ρη είναι το μέγεθος που δηλώνει αν ένα διάλυμα είναι ουδέτερο (ρη=7), όξινο (ρη μικρότερο του 7) ή αλκαλικό (ρη μεγαλύτερο του 7). Το ρη της όξινης βροχής κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 4,6 και 4, ενώ κατά καιρούς μετριούνται και πιο ακραίες τιμές του ρη (έως και 2,4). Σύμφωνα με έρευνες των επιστημόνων κατά τα τέλη της δεκαετίας του 1980, αποδείχτηκε ότι η ομίχλη, λόγω των πολλών μικρών σταγονιδίων από τα οποία αποτελείται, προσφέρει τελικά μεγαλύτερη επιφάνεια προσρόφησης στα SΟ2 και ΝΟx και γι' αυτό περιέχει συνήθως πολλαπλάσιες ποσότητες θειικού και νιτρικού οξέος από ότι άλλες μορφές όξινης κατακρήμνισης.

Όξινη Βροχή (2) Το πρόβλημα της όξινης βροχής άρχισε να γίνεται ιδιαίτερα έντονο από τη δεκαετία του 1970 και μετά. Ιδιαίτερα καταστρεπτική έχει θεωρηθεί η επίδρασή της στα φυτά και ειδικότερα στα δέντρα, που λόγω της μεγάλης διάρκειας ζωής τους εκτίθενται μακροχρόνια σε αυτήν. Τα φύλλα ή οι βελόνες των δέντρων κιτρινίζουν και πέφτουν, ο μεταβολισμός τους διαταράσσεται και το ριζικό σύστημα υφίσταται βλάβες, με αποτέλεσμα να προσλαμβάνονται μικρότερες ποσότητες θρεπτικών αλάτων και νερού. Επιπλέον, το ίδιο το έδαφος υποβαθμίζεται, γιατί τα οξέα που φτάνουν σ' αυτό σε μεγάλη ποσότητα καταστρέφουν τους ωφέλιμους μικροοργανισμούς, διαλύουν μεγάλες ποσότητες θρεπτικών αλάτων που κατόπιν απομακρύνονται με το νερό της βροχής και απελευθερώνουν τοξικά για τα φυτά βαρέα μέταλλα (κυρίως ιόντα αργιλίου και μαγγανίου). Ως συνέπεια όλων αυτών είναι, βέβαια, η εξασθένιση των δέντρων, που γίνονται ευάλωτα σε βακτήρια, ασθένειες κ.λπ. και τελικά πεθαίνουν. Σύμφωνα με έκθεση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, το 1991 το 22% των δασών στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης είχε προσβληθεί από την όξινη βροχή, ενώ αν υπολογιστούν και οι ανατολικοευρωπαϊκές χώρες, το ποσοστό αυξάνεται σε 38%. Οι χώρες όπου διαπιστώθηκαν οι σοβαρότερες επιπτώσεις είναι η Βρετανία, η Πολωνία και η Τσεχία. Εξίσου έντονο είναι το πρόβλημα και σε δάση των βορειοανατολικών Η.Π.Α. και του ανατολικού Καναδά. Καταστρεπτικές είναι οι επιδράσεις της όξινης βροχής και στα επιφανειακά νερά, κυρίως λίμνες και μικρά ποτάμια, καθώς η αυξημένη συγκέντρωση οξέων καταστρέφει το πλαγκτόν, την υδάτινη χλωρίδα και τα αβγά αμφιβίων και ψαριών. Κατά καιρούς η όξινη βροχή έχει θεωρηθεί υπεύθυνη και για μαζικούς θανάτους ψαριών, όπως συνέβη σε σκανδιναβικές λίμνες στις αρχές της δεκαετίας του 1970 και σε μικρά ποτάμια της Γερμανίας στα τέλη της δεκαετίας του 1980. Επίσης, ιδιαίτερα αυξημένη ποσότητα όξινης βροχής δέχονται λίμνες και ποταμάκια κατά την άνοιξη με την τήξη των πάγων. Η όξινη βροχή καταστρέφει κτίρια, μνημεία και αγάλματα κατασκευασμένα από ορυκτό υλικό, που είναι συνήθως ανθρακικό ασβέστιο (CaCΟ3), όπως ασβεστόλιθος, μάρμαρο κ.λπ. Το θειικό οξύ που περιέχεται στην όξινη βροχή ενώνεται με το ασβέστιο και δίνει γύψο (CaSΟ4), σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση: CaCΟ3 + Η2SΟ4 -> CaSΟ4 + CΟ2 + Η2Ο Έτσι, το ανθρακικό ασβέστιο μετατρέπεται σε γύψο, ο οποίος στη συνέχεια ενώνεται με τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας ή το νερό της βροχής, φουσκώνει και σκάει, με τελικό αποτέλεσμα τη διάβρωση ή την αποσάθρωση του υλικού. Το θειικό οξύ επιδρά επίσης και στις εξωτερικές υαλογραφίες των κτιρίων, καθώς αποχρωματίζει και θαμπώνει το γυαλί. Καταστροφές μνημείων εξαιτίας της όξινης βροχής έχουν σημειωθεί σε πάρα πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο. Για την αντιμετώπιση της όξινης βροχής, καθίσταται αναγκαίος ο περιορισμός του διοξειδίου του θείου και των οξειδίων του αζώτου. Τα σημαντικότερα μέτρα προς την κατεύθυνση αυτή περιλαμβάνουν την αποθείωση των καυσαερίων των εργοστασίων και την εφαρμογή καταλύτη καυσαερίων στο αυτοκίνητο.

Τρύπα του όζοντος: Μία πρόκληση στην επιστημονική κοινότητα Μετρήσεις όζοντος στο Βρετανικό σταθμό Halley Bay (Farman) και στον Ιαπωνικό σταθμό Syowa (Chubachi) της Ανταρκτικής δείχνουν στη δεκαετία του 1980 δραματική μείωση της ολικής στήλης όζοντος που δεν μπορούν να εξηγήσουν τα αριθμητικά μοντέλα της ατμόσφαιρας. Σταθμός Halley Bay

Θεωρία Chapman O x (O 3 +O) (1) O 2 + hv O + O (λ<242 nm) +2 (2) O + O 2 + M O 3 + M 0 (3) O 3 + hv O + O 2 0 (4) O + O 3 2 O 2-2 (O + O + M O 2 + M ) Αντίδραση (4) πολύ αργή να καταστρέψει όζον Αντίδραση (2) γίνεται βραδύτερη με το ύψος (O 3 99% of O x <45 km) Αντίδραση (3) γίνεται ταχύτερη με το ύψος

Καταλυτικοί κύκλοι Η διαφορά ανάμεσα στις μετρήσεις και τους υπολογισμούς από την θεωρία Chapman οδήγησαν στην προσθήκη επιπλέον καταλυτικών κύκλων καταστροφής όζοντος: X + O 3 XO + O 2 XO + O X + O 2 Net: O + O 3 2 O 2 (όπου X = H, OH, NO, Cl) Οι καταλυτικοί κύκλου περιλαμβάνουν τις «οικογένειες» HO x, NO x and ClO x HO x - OH, HO 2 ; (O( 1 D)+H 2 O; O( 1 D)+CH 4 ) NO x -NO, NO 2 ; (Αστραπές; Ιονόσφαιρα; O( 1 D)+N 2 O ClO x - ClO; (CH 3 Cl + hv; CF 2 Cl 2 + hv; Ανθρωπογενείς εκπομπές)

Η «τρύπα» του όζοντος στην Ανταρκτική

Τρύπα του όζοντος στην Ανταρκτική - καθοριστικοί παράγοντες Ο παράγοντας Μετεωρολογία Σταθερός πολικός στρόβιλος Χαμηλές θερμοκρασίες (-80 o C) Στρατοσφαιρικά νέφη (PSCs) Ο παράγοντας Χημεία Ετερογενείς αντιδράσεις στην επιφάνεια των παγοκρυστάλλων των PSCs HCl + ClONO 2 + (παγοκρύσταλλοι) Cl 2 + HNO 3 Cl 2 + hv Cl + Cl 2 (Cl + O 3 ClO + O 2 ) ClO + ClO + M (ClO) 2 + M (ClO) 2 + hv Cl + Cl + O 2

Μελλοντικές εκτιμήσεις για το παγκόσμιο κλίμα του 21 ου αιώνα

Σενάρια Εκπομπών - IPCC 2013

Πάνω αριστερά: Παγκόσμιο RFT για 4 RCP σενάρια σύμφωνα με το μοντέλο MAGICC. Κάτω αριστερά: Εκτιμήσεις της μεταβολής της παγκόσμιας θερμοκρασίας επιφανείας για 4 RCP σενάρια από διάφορα AOGCMs. Η σκίαση δείχνει την περιοχή ±1.64 Χ τυπική απόκλιση (5 95%) της κατανομής των προσομοιώσεων από τα επιμέρους μοντέλα. Δεξιά : Μεταβολή της θερμοκρασίας επιφαενίας για τις αρχές και τέλη του 21 ου αιώνα σε σχέση με την περίοδο 1986 2005.

Σχετικές αλλαγές στην βροχόπτωση (σε ποσοστό) για την περίοδο 2081-2100, σχετικά με την περίοδο 1986-2005. Οι τιμές είναι μέσοι όροι από διάφορα AOGCMs βασισμένα σε 4 RCP σενάρια. Ο αριθμός των κλιματικών CMIP5 που χρησιμοποιήθηκαν για κάθε σενάριο ανγράφεται στην άνω δεξιά γωνία κάθε σχήματος. Η διαγράμμιση υποδεικνύει περιοχές όπου ο μέσος όρος των μοντέλων είναι μικρότερος από μία τυπική απόκλιση της εσωτερικής μεταβλητότητας. Η στίξη υποδεικνύει περιοχές όπου ο μέσος όρος των μοντέλων είναι μεγαλύτερος από δύο τυπικές αποκλίσεις της εσωτερικής μεταβλητότητας και όπου το 90% από τα μοντέλα συμφωνούν στο πρόσημο της αλλαγής (IPCC 2013).

Έκταση του ωκεάνιου πάγου στην Αρκτική

Σημεία καμπής για το κλιματικό σύστημα μη αναστρέψιμες μεταβολές Απώλεια ελέγχου Αποσύνθεση των παγετώνων Θέρμανση του ωκεανού Τήξη του στρώματος πάγου που επιπλέει Βύθιση του ρεύματος πάγου Κατάρρευση οικοσυστημάτων Μετατόπιση κλιματικών ζωνών Πολλαπλές πιέσεις σε αλληλοεξαρτώμενα είδη Εξαφάνιση ειδών Απελευθέρωση παγωμένου (ενυδατωμένου) μεθανίου Αποθέματα σε τούντρες, γεωλογικές πλάκες, και στον πυθμένα της θάλασσας Υπάρχει ακόμη χρόνος αν αναληφθεί άμεση δράση

Τρόποι αντιμετώπισης της παγκόσμιας θέρμανσης Μείωση των εκπομπών θερμοκηπικών αερίων Ελάττωση της κατανάλωσης ενέργειας Στροφή προς τις ανανεώσιμες μορφές ενέργειας Προστασία των δασών Ελάττωση και διαχείριση των απορριμμάτων Κατοχύρωση των μέτρων με ισχυρές διεθνείς συμφωνίες Ανάπτυξη νέων τεχνολογιών Απόσυρση και αποθήκευση CO 2 Γεωμηχανική

Το Πρωτόκολλο του Κιότο Το Πρωτόκολλο του Κιότο υιοθετήθηκε κατά τη διάσκεψη του ΟΗΕ για την αλλαγή του κλίματος (UNFCCC) στο Κιότο της Ιαπωνίας, το Δεκέμβριο του 1997. Περιλαμβάνει δεσμευτικούς στόχους μείωσης εκπομπών αερίων που ευθύνονται για το φαινόμενο του θερμοκηπίου στις βιομηχανοποιημένες χώρες. Σύμφωνα με το Πρωτόκολλο: Oι βιομηχανικές χώρες δεσμεύονται να μειώσουν, στη διάρκεια της περιόδου 2008-2012, τις εκπομπές των έξι αερίων του θερμοκηπίου τουλάχιστον κατά 5,2% σε σύγκριση με τα επίπεδα του 1990. Oι αναπτυσσόμενες χώρες δεν έχουν δεσμεύσεις μείωσης ή περιορισμού των εκπομπών τους κατά την περίοδο 2008 2012. Το Πρωτόκολλο τέθηκε σε ισχύ σε παγκόσμιο επίπεδο στις 16 Φεβρουαρίου 2005. Οι κανόνες, για να τεθεί σε ισχύ, απαιτούσαν την επικύρωσή του από τουλάχιστον 55 Μέρη της UNFCCC, τα οποία να ευθύνονται αθροιστικά για τουλάχιστον 55% των παγκόσμιων εκπομπών CO2 το 1990. Τελικά με την υπογραφή της Ρωσίας, το Πρωτόκολλο τέθηκε σε ισχύ μόλις το Φλεβάρη του 2006. Οι ΗΠΑ, παρόλο που αποτελούν το μεγαλύτερο ρυπαντή του κόσμου, δεν έχουν ακόμα υπογράψει το Πρωτόκολλο.

Ευρωπαϊκή Ένωση και Πρωτόκολλο του Κιότο Στις 31 Μαΐου 2002, η Ευρωπαϊκή Ένωση των τότε 15 Κρατών Μελών επικύρωσε το Πρωτόκολλο του Κιότο, δεσμευόμενη να μειώσει ως σύνολο τις εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου κατά 8% τη περίοδο 2008 2012 σε σύγκριση με τα επίπεδα του 1990 (-20% για το 2020). Ο διακανονισμός των επιμέρους υποχρεώσεων, στο εσωτερικό της ΕΕ των 15 αποτέλεσε αντικείμενο συμφωνίας έπειτα από διαπραγματεύσεις μεταξύ των Κρατών Μελών (burdensharing agreement). Κάποιες χώρες συμφώνησαν να μειώσουν τις εκπομπές τους, άλλες να περιορίσουν την αύξησή τους και άλλες να τις κρατήσουν σταθερές σε σχέση με τις εκπομπές τους το 1990. Τα νέα Κράτη Μέλη δεν συμμετείχαν στη συμφωνία αυτή, αλλά έχουν δικούς τους μεμονωμένους περιοριστικούς στόχους.

ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ΤΟΥ ΚΙΟΤΟ ΠΡΟΒΛΕΠΟΜΕΝΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΕΡΙΟΔΟ 2008-2012 Ευρωπαϊκή Ένωση, Βουλγαρία, Εσθονία, Λετονία, Λιθουανία, Ρουμανία, Σλοβακία, Σλοβενία, Τσεχία ΗΠΑ -8% -7% Καναδάς, Ιαπωνία, Ουγγαρία, Πολωνία -6% Κροατία -5% Νέα Ζηλανδία, Ουκρανία, Ρωσία 0% Νορβηγία +1% Αυστραλία +8% Ισλανδία +10%

Τιμή στόχος +25% για την περίοδο 2008-2012 σε σχέση με το 1990

Ευχαριστώ για την προσοχή σας