Biogeochemische Kreisläufe von Spurengasen
Die Quellen, Senken und atmosphärischen Bilanzen von klima- und chemierelevanten Spurengasen wie Methan, Distickstoffoxid und Kohlenmonoxid.
Definition
Die biogeochemischen Kreisläufe von Spurengasen sind die miteinander verbundenen Flüsse geringfügiger atmosphärischer Gase zwischen Atmosphäre, Biosphäre, Ozeanen und Lithosphäre, die deren Emission, Transformation und Entfernung ausgleichen.
Scope
Behandelt die natürlichen und anthropogenen Quellen der wichtigsten Spurengase, ihren Abbau durch chemische Oxidation und Deposition, das Konzept der atmosphärischen Lebensdauer, die Kopplung der atmosphärischen Chemie mit der terrestrischen und marinen Biogeochemie sowie die Erstellung globaler Bilanzen wie der Methanbilanz.
Core questions
- Was sind die wichtigsten natürlichen und menschlichen Quellen der Hauptspurengase?
- Wie wird die atmosphärische Lebensdauer eines Spurengases bestimmt?
- Wie werden globale Bilanzen wie die Methanbilanz erstellt und ausgeglichen?
Key theories
- Quellen-Senken-Bilanzrahmen
- Die atmosphärische Belastung eines Spurengases spiegelt das Gleichgewicht zwischen Emissionen und chemischen sowie depositorischen Senken wider, wobei die Lebensdauer im Gleichgewicht der Belastung geteilt durch die Entfernungsrate entspricht.
Mechanisms
Spurengase gelangen durch biologische Aktivität, Verbrennung, Landwirtschaft und geologische Quellen in die Atmosphäre und werden durch chemische Oxidation, hauptsächlich durch das Hydroxylradikal, sowie durch Oberflächendeposition entfernt. Das Verhältnis der atmosphärischen Belastung zur gesamten Entfernungsrate definiert die Lebensdauer, die von Stunden für reaktive Spezies bis zu einem Jahrzehnt für Methan reicht. Bottom-up-Inventare und Top-down-Inversionen unter Verwendung beobachteter Konzentrationen werden abgeglichen, um globale Bilanzen zu schließen.
Clinical relevance
Die Quantifizierung der Spurengasbilanzen ist essenziell für die Zuordnung von Änderungen der Treibhausgaskonzentrationen, die Projektion des zukünftigen Klimas und die Gestaltung von Minderungsmaßnahmen für Methan und andere Emissionen.
History
Die systematische Messung von Spurengaskonzentrationen ab Mitte des 20. Jahrhunderts, beginnend mit Kohlendioxid auf Mauna Loa, wurde auf Methan und andere Gase ausgeweitet und ermöglichte die Synthese globaler Bilanzen, die von internationalen Projekten wie dem Global Carbon Project koordiniert wurden.
Key figures
- Marielle Saunois
- Paul Crutzen
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Seminal works
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Frequently asked questions
- Was ist die atmosphärische Lebensdauer eines Gases?
- Es ist die durchschnittliche Zeit, die ein Molekül in der Atmosphäre verbleibt, bevor es entfernt wird, berechnet als die atmosphärische Belastung geteilt durch die Verlustrate; die von Methan beträgt etwa ein Jahrzehnt.