meteorologie ozonů
meteorologie ozonu
troposféra a stratosféra jsou dvě nejnižší vrstvy atmosféry. Troposféra je vrstva vedle zemského povrchu. V průměru se rozkládá 11 km na vrchol troposféry, který se nazývá tropopause.
v troposféře teplota obecně klesá s nadmořskou výškou. Důvodem je, že plyny troposféry absorbují velmi málo přicházejícího slunečního záření. Místo toho země absorbuje toto záření a poté zahřívá troposférický vzduch vedením a konvekcí. Od tohoto topení je nejúčinnější v blízkosti země, teplota v troposféře se postupně snižuje s rostoucí nadmořskou výškou až do tropopauzy je dosaženo. Toto je začátek stratosféry. Ve stratosféře zůstává teplota izotermická až do asi 20 km. Pak se stane zvláštní věc-teplota se ve skutečnosti začíná zvyšovat s nadmořskou výškou. Z teploty asi -56,5 C na 20 km se zvyšuje na -2,5 C na 50 km.
důvodem tohoto kolísání teploty je to, že ozon absorbuje uvb záření ve spodní atmosféře. Vyšší v atmosféře však normální diatomický kyslík absorbuje UVC záření. Jakmile je absorbován, je reradiován na různých vlnových délkách, čímž zahřívá stratosféru. Na vrcholu stratosféry (asi 50 km, stratopause) se teplota začíná opět snižovat s rostoucí nadmořskou výškou. Nad stratopauzou jsou v mezosféře, termosféře a exosféře absorbovány škodlivé gama paprsky a rentgenové záření. Graf: NASA Atmospheric Ozone Chart.
cirkulace atmosféry je velmi složitá a má mnoho příčinných faktorů. Množství slunečního záření dopadajícího na zem se liší v závislosti na zeměpisné šířce, ročním období a oblačnosti. Specifické tepelné kapacity pro různé povrchové materiály se velmi liší.
navíc Coriolisova síla, která je výsledkem rotace Země, ovlivňuje pohyb vzduchu. Čistým účinkem těchto faktorů je transport ozonu z tropů, kde se vytváří většina ozonu, do středních a vyšších zeměpisných šířek. Samozřejmě, kvůli změnám kolem Země, pohyb ozonu není jednotný a v dané zeměpisné šířce, budou existovat rozdíly v koncentracích.
vzhledem k tomu, že ozon je produkován a transportován ve stratosféře, je zapotřebí určité pochopení struktury a oběhu stratosféry. Meridionální cirkulace, nebo cirkulace podél zeměpisné délky, ukazuje rostoucí stratosférický vzduch v tropech, který sestupuje ve středních a vyšších zeměpisných šířkách. Ozon je transportován tímto tokem.
Doprava: Transport ozonu znázorněný zakřivenou modrou čarou. Umístění JETSTREAM označeno J. „obrázek 12.5“ z úvodu do dynamické meteorologie. Třetí vydání (Dr. James Holton, 1992. svazek. 48 V International Geophysics Series, strana 412.)
dalším důležitým rysem stratosféry je studený vzduch, který se během zimy vytváří ve vysokých zeměpisných šířkách. Tento studený vzduch je soustředěn v dolní stratosféře asi 25 km. Během jižní polokoule může zimní vzduch dosáhnout teplot chladnějších než-90C poblíž jižního pólu. V Severní Polokouli, nejnižší teploty dosahují o -65C. CLAES Údaje o Teplotě,
Jako výsledek, zóna silné západní větry (nebo vortex) formy a obklopuje každého pólu. Protože teplotní rozdíl je největší v okolí Jižního Pólu, vír, který se tvoří během na Jižní Polokouli zima, je značně silnější než ten vír, který se tvoří během Severní Polokouli zima.
jedním z důsledků velmi nízkých teplot stratosféry poblíž jižního pólu je tvorba dvou typů polárních stratosférických mraků (PSC). Jeden se skládá z čistého vodního ledu. Přestože vzduch obsahuje velmi málo vlhkosti, při velmi nízkých teplotách mohou i tato malá množství produkovat mraky obsahující ledové krystaly procesem sublimace (depozice). Druhý a běžnější typ se skládá z hydratované formy kyseliny dusičné (HNO3): molekuly kyseliny dusičné jsou připojeny k molekulám vody. Reakce v těchto oblacích přeměňují stabilní formy chloru na Cl2který se snadno disociuje pod vlivem slunečního záření a ničí ozon. Tyto reakce také odstraňují plynné HNO3. Výsledkem je téměř úplné zničení ozonu v dolní stratosféře ve výškách asi 14 až 19 km. Za slunečných podmínek prochází HNO3 fotolýzou a uvolňuje NO2. NO2 pak reaguje s ClO a odstraňuje jej z reakcí s ozonem.
z Důvodu velmi nízké teploty potřebné pro vznik jednotného kontaktního Místa, maximální pravděpodobnost výskytu v Severní Polokouli je pouze o 10% na začátku února. Na jižní polokouli se jedná o roční výskyt, i když jejich prostorový rozsah a časové trvání se liší.
tento obrázek ukazuje, kde lze očekávat PSC. Často jsou vertikální polohy v atmosféře odkazovány atmosférickým tlakem. Hektopascaly jsou normální používané jednotky. Největší výskyt je při tlaku 68 hPa (hektopascaly) a nadmořské výšce o něco méně než 19 km. Nejnižší zobrazený tlak je 14 hPa, asi 29 km.