Βιογεωχημικοί Κύκλοι Αερίων Ιχνών

Οι πηγές, οι καταβόθρες και οι ατμοσφαιρικές ισορροπίες αερίων ιχνών που σχετίζονται με το κλίμα και τη χημεία, όπως το μεθάνιο, το υποξείδιο του αζώτου και το μονοξείδιο του άνθρακα.

Definition

Οι βιογεωχημικοί κύκλοι των αερίων ιχνών είναι οι συνδεδεμένες ροές δευτερευόντων ατμοσφαιρικών αερίων μεταξύ της ατμόσφαιρας, της βιόσφαιρας, των ωκεανών και της λιθόσφαιρας, εξισορροπώντας την εκπομπή, τον μετασχηματισμό και την απομάκρυνσή τους.

Scope

Καλύπτει τις φυσικές και ανθρωπογενείς πηγές των κύριων αερίων ιχνών, την απομάκρυνσή τους μέσω χημικής οξείδωσης και εναπόθεσης, την έννοια του ατμοσφαιρικού χρόνου ζωής, τη σύζευξη της ατμοσφαιρικής χημείας με τη χερσαία και θαλάσσια βιογεωχημεία, και την κατασκευή παγκόσμιων ισοζυγίων όπως το ισοζύγιο του μεθανίου.

Core questions

• Ποιες είναι οι κύριες φυσικές και ανθρώπινες πηγές των βασικών αερίων ιχνών;
• Πώς προσδιορίζεται ο ατμοσφαιρικός χρόνος ζωής ενός αερίου ίχνους;
• Πώς κατασκευάζονται και εξισορροπούνται τα παγκόσμια ισοζύγια, όπως το ισοζύγιο του μεθανίου;

Key theories

Πλαίσιο ισοζυγίου πηγών-καταβοθρών

Το ατμοσφαιρικό φορτίο ενός αερίου ίχνους αντανακλά την ισορροπία των εκπομπών έναντι των χημικών και εναποθετικών καταβοθρών, με τον χρόνο ζωής σε σταθερή κατάσταση να ισούται με το φορτίο διαιρούμενο με τον ρυθμό απομάκρυνσης.

Mechanisms

Τα αέρια ίχνη εισέρχονται στην ατμόσφαιρα από βιολογική δραστηριότητα, καύση, γεωργία και γεωλογικές πηγές, και απομακρύνονται μέσω χημικής οξείδωσης, κυρίως από την υδροξυλομάδα, και μέσω επιφανειακής εναπόθεσης. Ο λόγος του ατμοσφαιρικού φορτίου προς τον συνολικό ρυθμό απομάκρυνσης ορίζει τον χρόνο ζωής, ο οποίος κυμαίνεται από ώρες για τα αντιδραστικά είδη έως μια δεκαετία για το μεθάνιο. Οι εκτιμήσεις από κάτω προς τα πάνω (bottom-up inventories) και οι αναστροφές από πάνω προς τα κάτω (top-down inversions) που χρησιμοποιούν παρατηρούμενες συγκεντρώσεις συμφιλιώνονται για να κλείσουν τα παγκόσμια ισοζύγια.

Clinical relevance

Η ποσοτικοποίηση των ισοζυγίων των αερίων ιχνών είναι απαραίτητη για την απόδοση αλλαγών στις συγκεντρώσεις των αερίων του θερμοκηπίου, την πρόβλεψη του μελλοντικού κλίματος και τον σχεδιασμό μετριασμού του μεθανίου και άλλων εκπομπών.

History

Η συστηματική μέτρηση των συγκεντρώσεων αερίων ιχνών από τα μέσα του εικοστού αιώνα, ξεκινώντας με το διοξείδιο του άνθρακα στη Mauna Loa, επεκτάθηκε στο μεθάνιο και άλλα αέρια, επιτρέποντας τις συνθέσεις παγκόσμιων ισοζυγίων που συντονίζονται από διεθνή έργα όπως το Global Carbon Project.

Key figures

• Marielle Saunois
• Paul Crutzen

Seminal works

• saunois2020
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Τι είναι ο ατμοσφαιρικός χρόνος ζωής ενός αερίου;

Είναι ο μέσος χρόνος που ένα μόριο παραμένει στην ατμόσφαιρα πριν από την απομάκρυνση, υπολογιζόμενος ως το ατμοσφαιρικό φορτίο διαιρούμενο με τον ρυθμό απώλειας· του μεθανίου είναι περίπου μια δεκαετία.