meteorologia ozonelor

Meteorologia ozonului
troposfera și stratosfera sunt cele două straturi inferioare ale atmosferei. Troposfera este stratul de lângă suprafața Pământului. În medie, se extinde la 11 km până la vârful troposferei, care se numește tropopauză.

în troposferă, temperatura scade în general odată cu altitudinea. Motivul este că gazele troposferei absorb foarte puțin din radiația solară care intră. În schimb, solul absoarbe această radiație și apoi încălzește aerul troposferic prin conducere și convecție. Deoarece această încălzire este cea mai eficientă în apropierea solului, temperatura din troposferă scade treptat odată cu creșterea altitudinii până la atingerea tropopauzei. Acesta este începutul stratosferei. În stratosferă, temperatura rămâne Izotermă până la aproximativ 20 km. Apoi se întâmplă un lucru ciudat-temperatura începe de fapt să crească odată cu altitudinea. De la o temperatură de aproximativ -56,5 C la 20 km, crește la -2,5 C la 50 km.

motivul acestei fluctuații de temperatură este că ozonul absoarbe radiația uvb în atmosfera inferioară. Cu toate acestea, mai mare în atmosferă, oxigenul diatomic normal absoarbe radiația uvc. Odată ce este absorbit, este reradiat la diferite lungimi de undă, încălzind astfel stratosfera. În partea de sus a stratosferei (aproximativ 50 km, stratopauza), temperatura începe să scadă din nou pe măsură ce altitudinea crește. Deasupra stratopauzei, în mezosferă, termosferă și exosferă sunt absorbite raze gamma dăunătoare și raze X. Diagramă: NASA diagrama ozonului atmosferic.

circulația atmosferei este foarte complexă și are mulți factori cauzali. Cantitatea de radiație solară care ajunge la sol variază în funcție de latitudine, perioada anului și acoperirea norilor. Capacitățile specifice de căldură pentru diferite materiale de suprafață variază foarte mult. în plus, forța Coriolis, care rezultă din rotația Pământului, influențează mișcarea aerului. Efectul net al acestor factori este transportul ozonului de la tropice, unde se formează cea mai mare parte a ozonului, la latitudinile medii și superioare. Desigur, din cauza variațiilor din jurul Pământului, mișcarea ozonului nu este uniformă și, la o anumită latitudine, vor exista variații ale concentrațiilor.

deoarece ozonul este produs și transportat în stratosferă, este necesară o anumită înțelegere a structurii și circulației stratosferei. Circulația meridională, sau circulația de-a lungul liniilor de longitudine, arată creșterea aerului stratosferic în tropice, care coboară la latitudini medii și superioare. Ozonul este transportat de acest flux.

dreapta: transportul ozonului reprezentat de linia albastră curbată. Locația JETSTREAM indicată de J.” figura 12.5 ” dintr-o introducere în meteorologia dinamică. Ediția a treia (de Dr. James Holton, 1992. vol. 48 în seria Internațională de Geofizică, pagina 412.)

o altă caracteristică importantă a stratosferei este bazinul rece de aer care se formează la latitudini mari în timpul iernii. Acest aer rece este centrat în stratosfera inferioară la aproximativ 25 km. În emisfera sudică, aerul de iarnă poate atinge temperaturi mai reci decât-90C în apropierea Polului Sud. În emisfera nordică, cele mai scăzute temperaturi ating aproximativ-65C. CLAES date de temperatură

ca urmare, o zonă de vânturi puternice de Vest (sau vortex) formează și înconjoară fiecare pol. Deoarece contrastul de temperatură este cel mai mare în vecinătatea Polului Sud, vortexul care se formează acolo în timpul iernii din emisfera sudică este considerabil mai puternic decât vortexul care se formează în timpul iernii din emisfera nordică.

o consecință a temperaturilor foarte reci ale stratosferei din apropierea Polului Sud este formarea a două tipuri de nori stratosferici polari (PSC). Unul constă din gheață de apă pură. Deși aerul conține foarte puțină umiditate, la temperaturi foarte scăzute chiar și aceste cantități mici pot produce nori care conțin cristale de gheață prin procesul de sublimare (depunere). Celălalt tip și mai comun este compus dintr-o formă hidratată de acid azotic (HNO3): moleculele de acid azotic sunt atașate la moleculele de apă. Reacțiile din acești nori transformă formele stabile de clor în Cl2care se disociază ușor sub influența soarelui și distruge ozonul. Aceste reacții elimină, de asemenea, HNO3 gazos. Rezultatul este distrugerea aproape totală a ozonului în stratosfera inferioară la altitudini de aproximativ 14 până la 19 km. În condiții de lumină solară, HNO3 suferă fotoliză și eliberează NO2. NO2 reacționează apoi cu ClO, îndepărtându-l de reacțiile cu ozonul.

Din cauza temperaturilor foarte reci necesare pentru formarea PSC-urilor, probabilitatea maximă de apariție în emisfera nordică este de numai aproximativ 10% la începutul lunii februarie. În emisfera sudică, acestea sunt o apariție anuală, deși întinderea lor spațială și durata temporală variază.

această figură arată unde pot fi așteptate CSP-urile. Frecvent, pozițiile verticale din atmosferă sunt menționate de presiunea atmosferică. Hectopascalii sunt unitățile normale utilizate. Cea mai mare apariție este la o presiune de 68 hPa (hectopascali) și o altitudine puțin mai mică de 19 km. Cea mai mică presiune prezentată este de 14 hPa, aproximativ 29 km.