Menu. Badające skład chemiczny atmosfery

Transkrypt

1 Menu Badające skład chemiczny atmosfery

2 Co to jest atmosfera? Atmosfera ziemska to inaczej powłoka gazowa otaczająca Ziemię od jej powierzchni do wysokości około 2000km. Składa się z mieszaniny gazów zwanych powietrzem. Masa atmosfery ziemskiej wynosi około 5*10 15 ton to jest w przybliżeniu jedną milionową ogólnej masy Ziemi.

3 Skład chemiczny atmosfery azot - 78,084%, tlen - 20,946%, argon - 0,934%, dwutlenek węgla - 0,0385%, śladowe ilości gazów szlachetnych (hel, neon, krypton i ksenon) oraz innych związków takich jak: metan, wodór, tlenek i podtlenek azotu, ozon i związki siarki, radon, jod, amoniak, aerozole atmosferyczne,

4 Zmiany składu atmosfery na przestrzeni lat Początkowo atmosfera składała się z wodoru i helu. Na skutek gwałtownych procesów jej skład się zmieniał. Pojawiły się gazy uwalniane z głębi skorupy ziemskiej: dwutlenek węgla, para wodna, amoniak i pewna ilość azotu. 3-4 miliardy lat temu pojawiły się na Ziemi pierwsze organizmy, dzięki którym na skutek zachodzącej fotosyntezy malała ilość CO2, a rosła zawartość tlenu. Działalność człowieka spowodowała odwrócenie się tendencji i ponowny stopniowy wzrost ilości dwutlenku węgla i metanu w atmosferze. W dobie rewolucji przemysłowej procesy te uległy gwałtownemu przyspieszeniu.

5 Warstwy atmosfery a) Troposfera - sfera przyziemna, spadki temperatur do -60 C, średnia wysokość 10 km b) Stratosfera - wahania temperatur od -60 C do 0 C, pod koniec stratosfery- warstwa ozonowa, powietrze bardzo rozrzedzone, ruchy mas powietrza c) Mezosfera - od 10 do 80 km, spadek temperatury wraz z wysokością d) Jonosfera - występuje powyżej km nad powierzchnią Ziemi do 1000 km. Zawiera duże ilości jonów i swobodnych elektronów e) Termosfera - od 80 do 700 km, strefy jonowe (niżej dodatnie, wyżej ujemne), zjawisko zorzy polarnej, wzrost temperatury nawet do 400 C( wyżej do 1500 C), granica atmosfery meteorologicznej- 2000km f) Egzosfera km - brak tlenu; słabe oddziaływanie grawitacyjne

6 Warstwy atmosfery Wyróżniamy także warstwy pośrednie: a) Tropopauza - jest to warstwa przejściowa pomiędzy stratosferą a troposferą. Znajduje się na wysokości między km. Temperatura wynosi od- 40 C do C b) Ozonosfera - występuje na wysokości km, o podwyższonej koncentracji ozonu. Maksymalna koncentracja występuje średnio na wysokości 23 km. Ozonosfera pochłania całkowicie promieniowanie nadfioletowe - bardzo szkodliwe dla organizmów żywych. c) Stratopauza - znajduje się pomiędzy 50 a 55 kilometrem. Temperatura wynosi w granicach od - 10 do 10 C d) Mezopauza - znajduje się pomiędzy 80 a 90 kilometrem. Temperatura wynosi około C

7 Wpływ człowieka na atmosferę Podstawowe zanieczyszczenia atmosfery to: dwutlenek siarki SO 2, tlenki azotu: NO, NO 2, tlenek węgla CO, węglowodory, pyły, zawierające metale ciężkie (Pb,Ni,Cd,Cu).

8 Efekt cieplarniany Gdy energia słoneczna dociera do atmosfery, jej część zostaje odbita w przestrzeń kosmiczną, część pochłonięta przez atmosferę, a reszta dociera do powierzchni Ziemi powodując jej ogrzewanie. Atmosfera przepuszcza promieniowanie słoneczne w kierunku Ziemi, ale Zatrzymuje promieniowanie cieplne, które odbija się od Powierzchni Ziemi. Rozwijający się przemysł powoduje jednak nadmierny wzrost koncentracji gazów szklarniowych w atmosferze, co prowadzi do nadmiernego nasilenia tego procesu. Przewidywane skutki efektu cieplarnianego: Przesunięcie stref klimatycznych Odtajanie wiecznej zmarzliny Wzrost poziomu mórz i oceanów Skrajności klimatyczne w różnych częściach świata Zwiększone zagrożenie zdrowia Zagrożenie życia roślin i zwierząt o małej tolerancji na zmiany temperatury

9 Dziura ozonowa Jest to zjawisko zmniejszonego stężenia ozonu (O 3 ) w stratosferze atmosfery ziemskiej, występujące głównie w obszarach podbiegunowych. Powstawanie dziury wiązane jest zazwyczaj z emisją freonów spowodowaną działalnością człowieka.

10 Własności propagacyjne Ilość dochodzącego promieniowania na Ziemi w stosunku do promieniowania przychodzącego na szczycie atmosfery (transmisja) dla różnych długości fal widma elektromagnetycznego

11 Ekstynkcja atmosferyczna Zjawisko polegające na osłabieniu natężenia światła ciał niebieskich, powstałe w atmosferze na skutek pochłaniania i rozpraszania światła. Trzy główne składowe ekstynkcji to: Rozpraszanie Rayleigha Rozpraszanie przez pyły i aerozole Absorpcja molekularna (na cząsteczkach tlenu, ozonu i wody)

12 Scyntylacje atmosferyczne Szybkie zmiany położenia, jasności i barw gwiazd przy obserwacji z powierzchni Ziemi spowodowane nieregularnymi ruchami atmosfery ziemskiej.

13 Seeing Wielkość w astronomii, która określa stabilność atmosfery (należy zwrócić uwagę, że nie ma ona związku z przejrzystością powietrza). W zależności od tego, czy atmosfera jest spokojna, czy też turbulentna, można przez teleskop uzyskać albo stabilne, efektowne obrazy obiektów niebieskich, albo nie dostrzec praktycznie żadnych szczegółów. Seeing zależy od wielu czynników meteorologicznych, ale generalnie nisko nad horyzontem jest zawsze słabszy, lepszy bliżej zenitu, tak więc im wyżej na niebie znajduje się obiekt, tym lepsze warunki panują do jego obserwacji.

14 Refrakcja atmosferyczna Refrakcja atmosferyczna jest zniekształceniem promieni światła podczas przechodzenia do atmosfery. Powoduje pozorne podnoszenie się obserwowanych obiektów, zmniejszenie kąta zenitalnego. Zmiana ta jest proporcjonalna do wysokości nad horyzontem.

15 Kategoria ta zawiera wiele typów instrumentów wykorzystujących rożne techniki i różne części widma elektromagnetycznego do przeprowadzenia pomiarów składu atmosfery. Pomiary są prowadzone w zakresie fal elektromagnetycznych od microfal do ultrafioletu

16 W widmie obserwuje się linie absorpcyjne i emisyjne. Atmosferyczna absorpcja zdominowana jest przez parę wodna, dwutlenek węgla i ozon, mniej przez metan i gazy śladowe. Linie absorpcyjne i emisyjne

17 Instrumenty niskiej rozdzielczości stosuje się do pomiarów gazów dominujących w atmosferze. Instrumenty wysokiej rozdzielczości stosuje się do pomiarów gazów występujących śladowo w atmosferze lub nietypowych gazów.

18 Instrumenty obserwują w dwóch modach: nadir-viewing mode Instrument skierowany jest prostopadle do powierzchni Ziemi lub pod bardzo małym kątem. Pozwala to na osiągniecie dużej rozdzielczości poziomej ( na powierzchni Ziemi ), ale ogranicza rozdzielczość pionową

19 Instrumenty obserwują w dwóch modach: limb-viewing mode Instrument skierowany jest ponad horyzontem Ziemi lub stycznie do jej powierzchni. Pozwala to na osiągniecie dużej rozdzielczości pionowej ale ogranicza rozdzielczość poziomą.

20 Do badań wykorzystuje się równie ciała astronomiczne takie jak: Słońce i gwiazdy. Wykorzystuje się je jako źródło promieniowania o znanej charakterystyce które po przejściu przez atmosferę zostaje wzbogacone przez widma emisyjne i absorpcyjne

21

22 Zastosowanie: Badanie dziury ozonowej Monitorowanie zanieczyszczeń Monitorowanie erupcji wulkanów Badanie stężenia CO CO2 i CH4 Badanie obiegów gazu w atmosferze Meteorologia

23 Instrumenty

24 ACE-FTS (Atmospheric Chemistry Experiment (ACE) Fourier Transform Spectromete)

25 ACE-FTS

26 ACE-FTS Pomiar chemicznych procesów dystrybucji i rozpadu ozonu w atmosferze. Pasmo elektromagnetyczne: µm, µm

27 ACE-FTS Pomiar chemicznych procesów dystrybucji i rozpadu ozonu w atmosferze. Pasmo elektromagnetyczne: µm, µm

28 GOME-2

29 GOME-2

30 GOME-2

31 GOME-2 Film