Az alsó légkör

A légkör legalsó része, amit troposzféraként ismerünk, a földfelszíntõl az általában látható legmagasabb felhõkig terjed. A légkör ezen részében a levegõ egyre hidegebb lesz, ahogy a magasság növekszik. A troposzféra és a következõ légköri réteg (sztratoszféra) között található a tropopauza. A tropopauza egyszerûen egy hõmérsékleti minimum a két réteg között, melynek magassága változik a Föld körül. A tropopauza átlagos magassága a sarki területek fölött 8 km, míg a trópusokon 15-18 km.

Vízgõz

Ha meghatározzuk a levegõ összetételét, arra a levegõre gondolunk, ami nem tartalmaz vizet. A víz kivételével a levegõ összetétele hasonló az egész Földön. A levegõben lévõ víz mennyisége nagymértékben változik, és erõsen függ a hõmérséklettõl. Igazán hideg levegõben 0.1% a víz, míg a nagyon meleg 4%-ot is tartalmazhat. A Déli és Északi Sarkon és a felsõ troposzférában, ahol nagyon hideg van, a levegõ kilogrammonként kevesebb, mint egy gramm vizet tartalmaz. A trópusokon, ahol a levegõ meleg, akár 30 gramm vizet is tartalmazhat kilogrammonként. Ez a nagy változatosság nagyon megnehezíti a víz bekapcsolását az éghajlati modellekbe.

Emlékezetünkben kell tartani néhány szabályt, hogy megértsük az alsó légkörben lezajló alapvetõ folyamatokat:

1) A meleg levegõ felemelkedik. Ezért keveredik reggel a levegõ, amikor a Nap melegíti a talajt.
2) A víz párolog, és magasabb (= hidegebb) területek felé emelkedik az emelkedõ levegõvel.
3) A hideg levegõ már nem tud annyi vizet felvenni. Így az kicsapódik, és felhõket képez, s elkezdhet esni.
4) A hõmérséklet minimuma a troposzférában fordul elõ. A víz és a levegõ emelkedése itt megáll. A troposzférában kibocsátott víz és más kémiai anyagok csak nagyon kis része tud átjutni a tropopauzán a sztratoszférába.

Következésképpen: Az idõjárás (párolgás, felhõképzõdés, esõ, hó) és az óceánokból, talajról, emberi tevékenységbõl származó kémiai folyamatok döntõ része a troposzférában zajlik le.

Az üvegházhatás és a globális felmelegedés

Az élet a Földön nem lenne lehetséges természetes üvegházhatás nélkül. Üvegházgázok nélkül a Föld körülbelül 33°C fokkal lenne hidegebb. Az átlaghõmérséklet -18°C lenne a 15°C helyett. A vízgõz és a széndioxid a legfontosabb üvegházgázok. A vízgõz a természetes üvegházhatás körülbelül 60%-áért felelõs, a széndioxid pedig 20%-áért. Az üvegházgázok elnyelik a Föld által kibocsátott hõ egy részét, és a földfelszín közelében tartják. A következõ kép azt mutatja, hogy mi irányítja a ’központi fûtést’ a bolygónkon.

4. A Föld sugárzási és energiarendszere
szerzõ: Elmar Uherek

(1) A Nap lényegében minden energia forrása, ami eléri a Földet.
(2) A napfény a Föld teljes felszínét éri.
(3) A földfelszín nem nyel el minden, hozzá érkezõ napsugárzást, hanem egy részét azonnal visszaveri (reflexió). Fõleg a nagyon fényes felszínek, mint jég és a hó, kiváló visszaverõk.
(4) A reflexió nemcsak a földfelszínen fordul elõ. A napsugárzás egy részét már a felhõk is visszaverik.
(5) A napfényt nemcsak a földfelszín nyeli el (abszorpció), hanem a levegõben lévõ molekulák és részecskék is.A sugárzás felszín által elnyelt része melegíti azt. A Föld ezt a hõt infravörös sugárzás révén kisugározza. Nézzük meg, mi történik ezzel a hõsugárzással.
(6) A Nap által felmelegített felszín a hõsugárzás forrása (hosszúhullámú infravörös sugárzás).
(7) Az energia egy része arra kell, hogy elpárologtassa a vizet. A saját tapasztalatodból tudod, hogy amikor vizet melegítesz, energia szükséges ahhoz, hogy a víz a folyékony állapotból (pl. óceánok), gõzfázisba kerüljön (vízgõz a levegõben).
(8) Az infravörös sugárzás egy része azonnal kisugárzódik az ûrbe. De ez csak egy kis hányada.
(9) A felhõk nemcsak visszaverik a sugárzást, hanem elnyelik a Föld kisugárzását, és újból kisugározzák hosszúhullámon, a Föld felé is. A felhõs ég melegen tartja a Földet, mint egy takaró.
(10) Végül vannak részecskék, gázok a levegõben, melyek elnyelik a földfelszín infravörös sugárzását. Ezeket a gázokat nevezzük üvegházgázoknak. Ezek a hõsugárzásból származó energiát a felszín közelében tartják.

Mely gázok az üvegházgázok, és mit okoz a megnövekedett üvegházhatás?

A legfontosabb üvegházgázokat az ember befolyásolja:

- széndioxid (CO₂) fõleg szerves üzemanyagok égésébõl származik.
- metánt (CH₄) tehenek, birkák és más kérõdzõk bocsátják ki, valamint rizsmezõk, szemétlerakók, és olajrétegek.
- halogénezett szénhidrogéneket (CFC-k) hûtõrendszerekben, mint hûtõközeg, valamint habokban és tisztítóanyagként alkalmazzák.
- troposzférikus ózon (O₃) fõleg az iparból és a közlekedésbõl származik.
- dinitrogén oxid (N₂O) a talajokban folyó mikrobiológiai tevékenység során képzõdik. A kibocsátás növekszik, ha a talajt trágyázzák.

Kémia

Számos vegyi reakció zajlik le a troposzférában. A vegyületek számos forrásból származnak, beleértve a növényeket, ipart, jármûveket és az óceánokat. Közel minden szerves (szén alapú) összetevõ a légkörben kölcsönhatásba lép a következõk valamelyikével. Ezek a fõ légköri oxidánsok, ezek tisztítják meg a légkört a káros vegyületektõl.

• A hidroxil gyök - OH
• a nitrát gyök - NO₃
• és az ózon - O₃.

A hidroxil gyökök a napsugárzás hatásaként alakulnak ki, nagyon reaktívak, így nem léteznek túl sokáig a légkörben. Mivel szinte majdnem minden más vegyi anyaggal reagálnak, úgy is hívják õket, hogy a légkör mosószerei. A nitrát gyökök a sötétben alakulnak ki, és felbomlanak a napfény hatására. Ezek ennek következtében éjszaka tisztítják a légkört. Azért, hogy ezek az anyagok és az ózon létrejöhessen, a következõ ’összetevõkre’ van szükség: oxigén, napfény és nitrogén oxidok, nitrogén-monoxid (NO) és nitrogén-dioxid (NO₂). Ezt a két összetevõ együttesen NO_x-ként ismert. 

Ózon szmog

Ózon szmog események alatt a troposzférában, magas koncentrációban alakulhat ki ózon. Mivel az ózon káros az emberek egészségére és a növényekre, számos tanulmány vizsgálja, hogy hogyan is képzõdik.

7. Az ózon szmog képzõdésének kialakulása
szerzõ: Elmar Uherek – Kattints a képre a nagyításhoz! (100 K)

Nézd meg az Éghajlati Enciklopédia ALSÓ LÉGKÖR fejezetét, ahol részletesebben olvashatsz az üvegházhatásról, a troposzférikus ózonról és más témákról, beleértve a növényzet tûzeseteit.

Az oldalról:

szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI for chemistry, Mainz
utolsó módosítás: 2004-06-10