Biogeochemische cycli van sporengassen

De bronnen, putten en atmosferische budgetten van klimaat- en chemierelevante sporengassen zoals methaan, lachgas en koolmonoxide.

Definition

De biogeochemische cycli van sporengassen zijn de gekoppelde stromen van kleine atmosferische gassen tussen de atmosfeer, biosfeer, oceanen en lithosfeer, die hun emissie, transformatie en verwijdering in evenwicht houden.

Scope

Behandelt de natuurlijke en antropogene bronnen van belangrijke sporengassen, hun verwijdering door chemische oxidatie en depositie, het concept van atmosferische levensduur, de koppeling van atmosferische chemie aan terrestrische en mariene biogeochemie, en de constructie van mondiale budgetten zoals het methaanbudget.

Core questions

• Wat zijn de belangrijkste natuurlijke en menselijke bronnen van belangrijke sporengassen?
• Hoe wordt de atmosferische levensduur van een sporengas bepaald?
• Hoe worden mondiale budgetten zoals het methaanbudget geconstrueerd en in evenwicht gebracht?

Key theories

Bron-put budgetkader

De atmosferische belasting van een sporengas weerspiegelt het evenwicht tussen emissies en chemische en depositionele putten, waarbij de levensduur in stabiele toestand gelijk is aan de belasting gedeeld door de verwijderingssnelheid.

Mechanisms

Sporengassen komen in de atmosfeer terecht door biologische activiteit, verbranding, landbouw en geologische bronnen, en worden verwijderd door chemische oxidatie, voornamelijk door het hydroxylradicaal, en door oppervlaktedepositie. De verhouding van de atmosferische belasting tot de totale verwijderingssnelheid definieert de levensduur, die varieert van uren voor reactieve soorten tot een decennium voor methaan. Bottom-up inventarissen en top-down inversies met behulp van waargenomen concentraties worden met elkaar in overeenstemming gebracht om mondiale budgetten te sluiten.

Clinical relevance

Het kwantificeren van sporengasbudgetten is essentieel voor het toeschrijven van veranderingen in broeikasgasconcentraties, het projecteren van toekomstig klimaat en het ontwerpen van mitigatie van methaan en andere emissies.

History

Systematische metingen van sporengasconcentraties vanaf het midden van de twintigste eeuw, beginnend met koolstofdioxide op Mauna Loa, werden uitgebreid naar methaan en andere gassen, waardoor de mondiale budgetsyntheses mogelijk werden die gecoördineerd worden door internationale projecten zoals het Global Carbon Project.

Key figures

• Marielle Saunois
• Paul Crutzen

Seminal works

• saunois2020
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Wat is de atmosferische levensduur van een gas?

Het is de gemiddelde tijd dat een molecuul in de atmosfeer blijft voordat het wordt verwijderd, berekend als de atmosferische belasting gedeeld door de snelheid van verlies; die van methaan is ongeveer een decennium.