> Polski > Climate Encyclopaedia > Stratosfera > więcej > 2. Ozon > - Ochładzanie w stratosferze
|
 |
StratosferaDowiedz się więcej! |
Ochładzanie w stratosferzeObniżanie się zawartości ozonu sprzyja obniżaniu się temperatury w stratosferze. Główną przyczyną ochładzania się stratosfery jest jednak uwalnianie do atmosfery dwutlenku węgla wskutek działalności ludzkiej. Globalne ocieplenie (= wzrost temperatury w troposferze) i ochładzanie się stratosfery są zatem skutkami równoległymi. Dalsze ochładzanie się stratosfery może mieć także wpływ na przyszły rozwój warstwy ozonowej, ponieważ niska temperatura w stratosferze jest jednym z czynników sprzyjających niszczeniu ozonu.
|
Czy stratosfera się ochładza?Mierzenie temperatury w niższych wartswach stratosfery nie jest tak łatwe jak przy powierzchni Ziemi. Oczywiście nie ma gęstej sieci stacji pomiarowych dla warstw powietrza na wysokości 15-30 km.Balony pogodowe, przyrządy do pomiarów przy użyciu mikrofali (ang. microwave sounding units, MSU, w użyciu od 1979 r.), rakiety meteorologiczne, lidar i satelity mierzą temperaturę w stratosferze, ale zazwyczaj serie pomiarowe obejmują nie więcej niż 30 lat. Ponadto dane te często wymagają naniesienia różnych poprawek, a i tak wzbudzają liczne wątpliwości. |
|
|
|
|
Niższe warstwy stratosfery ochładzają się prawdopodobnie o około 0,5°C na 10 lat. Ta generalna tendencja jest zakłócana przez silne erupcje wulkaniczne, które powodują czasowe ocieplenie stratosfery na 1-2 lata. Następnie temperatura znów się obniża. |
Dlaczego stratosfera się ochładza?Ochładzanie stratosfery może mieć kilka przyczyn. Dwa najlepiej znane i zbadane powody to: Ochładzanie wskutek ubytku ozonu Pierwszą z przyczyn łatwo zrozumieć. Mniej ozonu oznacza zmniejszenie pochłaniania promieniowania UV. Mniej energii słonecznej jest zamieniane na ciepło w stratosferze. Ochładzanie przez ozon to nic innego jak zredukowane ocieplanie wskutek zredukowanego pochłaniania promieniowania UV. Ponadto pamiętajmy, że ozon, zwłaszcza w niższych warstwach stratosfery, działa jak gaz cieplarniany. Ochładzanie w niższych warstwach stratosfery jest zatem także zredukowanym ogrzewaniem wskutek zredukowanego pochłaniania promieniowania podczerwonego. Na wysokości około 20 km wpływ promieniowania UV i promieniowania podczerwonego jest prawie taki sam. Musimy jednak brać pod uwagę nie tylko efekt cieplarniany wywoływany przez ozon, który zmniejsza się wraz ze wzrostem wysokości.
|
Ochładzanie wskutek efektu cieplarnianego Gazy cieplarniane (CO2, O3, CFC) generalnie pochłaniają i emitują promieniowanie podczerwone w pewnym zakresie fal. Jeśli to pochłanianie jest bardzo silne, jak np. dla 15 µm (= 667 cm-1) w przypadku CO2, to dany gaz cieplarniany może zablokować większość emitowanego przez podłoże promieniowania podczerwonego już w pobliżu powierzchni ziemi. W tej sytuacji promieniowanie to prawie nie dociera do dwutlenku węgla znajdującego się w wyższych warstwach troposfery lub niższych warstwach stratosfery. Z drugiej jednak strony, CO2 emituje promieniowanie cieplne w przestrzeń kosmiczną. W stratosferze ta emisja staje się większa niż energia otrzymywana z warstw poniżej wskutek pochłaniania. W sumie CO2 z wyższych warstw troposfery i niższych warstw stratosfery traci energię oddając ją w przestrzeń kosmiczną. To powoduje ochładzanie tych obszarów atmosfery. Inne gazy cieplarniane, takie jak ozon (jak widzieliśmy wcześniej) i chlorofluorowęglowodory (CFC), mają mniejszy wpływ, ponieważ mają mniejszą zdolność pochłaniania ciepła w troposferze. Nie blokują one całkowicie promieniowania z podłoża i mogą pochłaniać energię w stratosferze i ogrzewać ten obszar atmosfery. |
|
|
Gdzie następuje ochładzanie?Wpływ ubytku ozonu ma duże znaczenie zwłaszcza dla niższych warstw stratosfery, na wysokości około 20 km. Jak widać na ryc. 3 wpływ ochładzania wskutek wzrostu zawartości CO2 w powietrzu jest duży w wyższych warstwach stratosfery między 40 a 50 km. Ochładzanie nie przebiega zatem równomiernie w całej stratosferze. A zatem, obserwacje powinny być prowadzone nie tylko w niższych warstwach stratosfery jak to pokazano na ryc. 1, ale także na innych wysokościach. Ryc. 4 pokazuje przykład takich badań.
|
 |
|
|
4. Zmiany temperatury powietrza w stratosferze na kilku wysokościach (22-50 km), w latach 1979-1996.
|
|
Inne czynniki Ocieplenie obserwowane przy powierzchni Ziemi wskutek efektu cieplarnianego może zmienić warunki ocieplania się stratosfery nad Arktyką poprzez zmianę tzw. fal planetarnych i/lub ich propagacji. Fale te są wytwarzane wskutek zróżnicowanej struktury powierzchni półkuli pn. (występowanie łańcuchów górskich jak Himalaje, rozmieszczenie mórz i lądów). Ostatnie badania dowodzą ponadto, że wzrost zawartości pary wodnej w stratosferze może wywołać silny efekt ochładzający, porównywalny do efektu wywołanego ubytkiem ozonu. Wnioski Stratosferyczne ochładzanie i troposferyczne ogrzewanie są za sobą ściśle powiązane, nie tylko poprzez procesy radiacyjne, ale także np. poprzez procesy tworzenia się, rozchodzenia i absorpcji fal planetarnych. Obecnie nie są jeszcze znane wszystkie przyczyny obserwowanego ochładzania w stratosferze, konieczne są dalsze badania. Niemniej jednak, ochładzanie to jest obserwowane i spodziewamy się dalszego rozwoju tego zjawiska wskutek wzrostu koncentracji CO2 w powietrzu, a spadku koncentracji ozonu. Dalsze ochładzanie stratosfery zwiększa prawdopodobieństwo tworzenia się dziury ozonowej nad Arktyką. Pamiętajmy, że emisje CO2 prowadzą nie tylko do ocieplania w troposferze, ale także do ochładzania w stratosferze.
|
O tej stronie:
|
Recenzent 1: Dr Wolfgang Steinbrecht - Niemiecka Służba Meteorologiczna
Recenzent 2: Dr Christoph Brühl - MPI for Chemistry, Moguncja, Niemcy 2004-05-11
Ostatnia aktualizacja: 2004-05-11
Tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków