http://www.jdonohue.com/parks/photo/mediumSize/Badlands02.jpg Fyzická geografie Podzim 2012 Z0026/4 – čtvrtek 15 – 15.50, Z4 Z0026/6 – čtvrtek 16 – 16.50, Z3 Mgr. Ondřej Kinc kinc@mail.muni.cz 4. 10. 2012 Globální energetická bilance Země – část 2 nhmotnost 5,157.1018 kg nrozložení hmotnosti: … % do 5-6 km, … % do 16 km, 99 % do … km => s rostoucí vzdáleností od povrchu hustota atmosféry klesá nhlavní plynné složky atmosféry v suchém čistém vzduchu + podíly (objemový + hmotnostní): n A)………. n B)………. n C)………. n D)stopové plyny nAtmosférické aerosoly? n n • • • nstopový plyn, tvořený 3 atomárními kyslíky (O3) n90 % ve stratosféře, asi 3/4 v 15-30 km – ozonosféra nměření ………. n…………………….– celkové množství O3 ve vertikálním sloupci o základně 1 cm2 (100 DU odpovídá při normálním tlaku a teplotě 298K vrstva O3 o tloušťce 1 mm) ngeografické rozložení: růst koncentrací od minim v oblasti rovníku (cca 250 DU) k maximům na 60º z.š. (cca 400 DU), odtud pokles k pólům, koncentrace v Arktidě vyšší než v Antarktidě nroční chod: maximum na jaře, minimum na podzim nVznik: nUV-záření o L < 0,242 μm – disociace kyslíku: O2 + hν ® 2O nreakce atomárního a molekulárního kyslíku: O + O2 + M ® O3 + M nZánik: ndisociace O3 zářením s L < 1,2 μm: O3 + hν ® O + O2, popř. reakce O3 s atomárním kyslíkem: O3 + O ® O2 + O2 nkatalytické reakce: O3 + X ® OX + O2 n OX + O ® X + O2 nkatalyzátory: n radikály dusíku NOX (NO, NO2) – 70 % v 15-35 km n radikály vodíku HOX (HO, HO2) – 70 % nad 50 km n nozonová díra – drastický úbytek celkového ozonu, pozorovaný v Antarktidě v září-říjnu v porovnání s koncem 70. let nhalogenované uhlovodíky: lehké uhlovodíky (zejména methan CH4 a ethan C2H6), v nichž vodík je nahrazen, v atmosféře mají velmi dlouhou životnost, např. 100 let, ozonová díra může vzniknout kdekoliv, kde jsou příznivé meteorologické podmínky (1992 – ozonová díra nad Evropou), ozon způsobuje poškození zraku a kůže, menší imunitu natomy fluoru F a chloru Cl (chlorofluorouhlovodíky – CFC – též ….., hydrochlorofluorouhlovodíky – HCFC) natomy bromu Br (bromované uhlovodíky, též …..) nvlastnosti: plyny nebo lehce těkavé kapaliny – nehořlavost, nejedovatost, chemická netečnost, domnělá ekologická nezávadnost – prudký nárůst produkce npoužití:……………. n nprůnik z troposféry do stratosféry nvůči O3 inertní sloučeniny Cl (chlorovodík HCl, chlornitrát ClONO2) nv polární noci na částicích polárních stratosférických oblak (PSO) – aktivní formy (Cl2, HOCl) nPSO – polární vortex, teploty kolem –80 ºC nčasně zjara působením slunečního záření uvolňován aktivní Cl – katalytické reakce – zánik O3 npokles O3 v Antarktidě větší než v Arktidě (nestabilní vortex, vznik PSO méně častý) n n Ozonová díra nad Antarktidou v průběhu let Ozonová díra nad Arktidou nmolekuly a částice ve vzduchu rozptylují sluneční záření všemi směry – rozptýlené záření => vjem bílého dne nčást záření, která je rozptýlena zpět do prostoru, se označuje jako difuzní odraz (asi 5 % přicházejícího slunečního záření) npohlcování záření při průchodu atmosférou (asi 15 % přicházejícího záření) npohlcování záření se může měnit výrazně podle prostředí noblaka mohou odrážet 30-60 % přicházejícího záření a pohlcovat 5-20 %; v případě husté oblačné vrstvy může být při povrchu jen 10 % z dopadajícího záření n Popis: Losses of Incoming Solar Ene nalbedo – percentuální podíl odraženého záření vzhledem k celkovému dopadajícímu záření nalbedo určuje, jak rychle se povrch vystavený insolaci zahřívá nnapř. albedo sněhu ………….% - odráží většinu záření, zahřívá se pomalu nalbedo Země měřené pomocí družic – …….% npřímé sluneční záření nevadí sněhu, sníh rychleji taje pomocí teplého vzduchu n n atmosféra je dobře propustná pro krátkovlnné záření, ale pohlcuje dlouhovlnné vyzařování zemského povrchu, skleníkový efekt je normální, problém je jeho zesilování nkdyby nebyla atmosféra, vznikla by tzv. zářivá rovnováha (všechno záření by se odráželo) nbez skleníkového efektu by byla Země chladným neobývatelným místem, pokud by bylo jen krátkovlnné a dlouhovlnné záření, atmosféra by se ochlazovala, Země by se oteplovala => není to díky latentnímu a turbulentnímu toku tepla nv důsledku antropogenní činnosti růst koncentrací plynů, přispívajících k zesilování skleníkového efektu – tzv. skleníkové plyny (………………………..) nhlavní zdroj skleníkových plynů – ……………………… n n n n Popis: Counterradiation and the Gre n nBilance krátkovlnného záření: nalbedo systému zemský povrch - atmosféra 31 % npohlcování v atmosféře 20 % npohlceno zemským povrchem 49 % nBilance dlouhovlnného záření: nvyzařování zemského povrchu 114 %, z čehož 102 % pohltí atmosféra a zbytek 12 % uniká do meziplanetárního prostoru (atmosférické okno) nzpětné záření atmosféry 95 % n nZemský povrch: n49 (krátkovlnné) + 95 (dlouhovlnné) = 144 %, takže 144 (zisk) – 114 (ztráta) = zisk 30 % ntento zisk se předává do atmosféry latentním tokem tepla (23 %) a turbulentním tokem tepla (7 %), takže ztráta zemského povrchu činí celkově 114 (dlouhovlnné) + 23 + 7 = 144 % nAtmosféra: nztráta: 57 % do meziplanetárního prostoru, 95 % k zemi jako zpětné záření atmosféry, tj. 152 % nzisk: 102 (dlouhovlnné) + 20 (krátkovlnné pohlcené) + 23 (latentní tok) + 7 (turbulentní tok) = 152 % n n