Cicli biogeochimici dei gas in traccia

Le sorgenti, i pozzi e i bilanci atmosferici di gas in traccia rilevanti per il clima e la chimica, come il metano, il protossido di azoto e il monossido di carbonio.

Definition

I cicli biogeochimici dei gas in traccia sono i flussi interconnessi di gas atmosferici minori tra l'atmosfera, la biosfera, gli oceani e la litosfera, che bilanciano la loro emissione, trasformazione e rimozione.

Scope

Tratta le sorgenti naturali e antropogeniche dei principali gas in traccia, la loro rimozione tramite ossidazione chimica e deposizione, il concetto di tempo di vita atmosferico, l'accoppiamento della chimica atmosferica alla biogeochimica terrestre e marina, e la costruzione di bilanci globali come il bilancio del metano.

Core questions

• Quali sono le principali sorgenti naturali e antropiche dei maggiori gas in traccia?
• Come viene determinato il tempo di vita atmosferico di un gas in traccia?
• Come vengono costruiti e bilanciati i bilanci globali come quello del metano?

Key theories

Struttura del bilancio sorgente-pozzo

Il carico atmosferico di un gas in traccia riflette l'equilibrio tra le emissioni e i pozzi chimici e deposizionali, con il tempo di vita allo stato stazionario pari al carico diviso per il tasso di rimozione.

Mechanisms

I gas in traccia entrano nell'atmosfera da attività biologica, combustione, agricoltura e sorgenti geologiche, e vengono rimossi dall'ossidazione chimica, principalmente ad opera del radicale idrossile, e dalla deposizione superficiale. Il rapporto tra il carico atmosferico e il tasso di rimozione totale definisce il tempo di vita, che varia da ore per le specie reattive a un decennio per il metano. Gli inventari "bottom-up" e le inversioni "top-down" che utilizzano concentrazioni osservate vengono riconciliati per chiudere i bilanci globali.

Clinical relevance

La quantificazione dei bilanci dei gas in traccia è essenziale per attribuire i cambiamenti nelle concentrazioni di gas serra, proiettare il clima futuro e progettare la mitigazione del metano e di altre emissioni.

History

La misurazione sistematica delle concentrazioni di gas in traccia dalla metà del ventesimo secolo, iniziata con l'anidride carbonica a Mauna Loa, si è estesa al metano e ad altri gas, consentendo le sintesi dei bilanci globali coordinate da progetti internazionali come il Global Carbon Project.

Key figures

• Marielle Saunois
• Paul Crutzen

Seminal works

• saunois2020
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Qual è il tempo di vita atmosferico di un gas?

È il tempo medio in cui una molecola rimane nell'atmosfera prima della rimozione, calcolato come il carico atmosferico diviso per il tasso di perdita; quello del metano è di circa un decennio.