Biogeochemické cykly stopových plynů

Zdroje, propady a atmosférické bilance stopových plynů relevantních pro klima a chemii, jako je metan, oxid dusný a oxid uhelnatý.

Definition

Biogeochemické cykly stopových plynů jsou propojené toky minoritních atmosférických plynů mezi atmosférou, biosférou, oceány a litosférou, které vyrovnávají jejich emise, transformaci a odstraňování.

Scope

Zahrnuje přírodní a antropogenní zdroje hlavních stopových plynů, jejich odstraňování chemickou oxidací a depozicí, koncept atmosférické životnosti, propojení atmosférické chemie s terestrickou a mořskou biogeochemií a konstrukci globálních bilancí, jako je bilance metanu.

Core questions

• Jaké jsou hlavní přírodní a lidské zdroje hlavních stopových plynů?
• Jak se určuje atmosférická životnost stopového plynu?
• Jak se konstruují a vyrovnávají globální bilance, jako je bilance metanu?

Key theories

Rámec bilance zdrojů a propadů

Atmosférické zatížení stopovým plynem odráží rovnováhu emisí oproti chemickým a depozičním propadům, přičemž životnost v ustáleném stavu se rovná zatížení dělenému rychlostí odstraňování.

Mechanisms

Stopové plyny vstupují do atmosféry z biologické aktivity, spalování, zemědělství a geologických zdrojů a jsou odstraňovány chemickou oxidací, hlavně hydroxylovým radikálem, a povrchovou depozicí. Poměr atmosférického zatížení k celkové rychlosti odstraňování definuje životnost, která se pohybuje od hodin pro reaktivní druhy po desetiletí pro metan. Inventury zdola nahoru (bottom-up inventories) a inverze shora dolů (top-down inversions) využívající pozorované koncentrace jsou sladěny tak, aby uzavřely globální bilance.

Clinical relevance

Kvantifikace bilancí stopových plynů je nezbytná pro přisuzování změn v koncentracích skleníkových plynů, projekci budoucího klimatu a navrhování zmírňování emisí metanu a dalších.

History

Systematické měření koncentrací stopových plynů od poloviny 20. století, počínaje oxidem uhličitým na Mauna Loa, se rozšířilo na metan a další plyny, což umožnilo syntézy globálních bilancí koordinované mezinárodními projekty, jako je Global Carbon Project.

Key figures

• Marielle Saunois
• Paul Crutzen

Seminal works

• saunois2020
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Co je atmosférická životnost plynu?

Je to průměrná doba, po kterou molekula zůstává v atmosféře před odstraněním, vypočtená jako atmosférické zatížení dělené rychlostí ztráty; u metanu je to asi deset let.