Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Atmosferin Yapısı Atmosferdeki Tabakalar Rüzgarlar Sıcaklık ve Nem Dünyanın Enerji Bütçesi Atmosferde Kalış Süreleri.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Atmosferin Yapısı Atmosferdeki Tabakalar Rüzgarlar Sıcaklık ve Nem Dünyanın Enerji Bütçesi Atmosferde Kalış Süreleri."— Sunum transkripti:

1 Atmosferin Yapısı Atmosferdeki Tabakalar Rüzgarlar Sıcaklık ve Nem Dünyanın Enerji Bütçesi Atmosferde Kalış Süreleri

2 Atmosferin Bileşimi 4.6 milyar yıl önce Bugün CO2 H2 N2 H2O N2 O2 Ar H2O CO2 ve diğer Eser gazlar. Volkanlardan çıkan gazlar okyanuslar Okyanuslardaki sediment kayaları oluşturdu 400 milyon yıl önce Fotosentez 2H2O  2H2 + O2 (mö ışınları ile) H2O(~ %85) (yer altı sularından), CO2 (~ %10),SO2,H2S,HCl, CO, CH 4 NH 3, H 2, N 2 Ozon tabakası CaCO3 gibi karbonat türlerini oluşturdu.

3 Atmosferin Bileşimi % arasında H 2 O bulunur

4 Eser Türler Eser gazlar ise daha çok insan yapımı aktiviteler sonucu atmosfere verilmiştir ve hacimce 10000’de birinden az bir kısmını oluştururlar. Buna rağmen iklim ve sağlık açısından etkileri “Eser Miktarda” değildir: –CFC’lerin ozon tabakasına verdikleri zarar –CH4 ve CO2’nun sera gazı etkisi –NOx ve SOx türlerinin asit yağmurları oluşturması –Troposferdeki Ozonun bitkilere, yapılara ve insan sağlığına olumsuz etkileri –Asıltı parçacıkların (aerosol) sağlığa, iklime ve görüş mesafesine etkisi –Toksik gazların sağlığa etkileri

5 Eser Gazların Konsantrasyonları TürAdıHacimce Yüzde CH4Metan1.6x10 -4 COKarbon Monoksit1.2x10 -5 NOxAzot Oksitler SO2Kükürt Dioksit2x10 -8 H2O2Hidrojen Peroksit HNO3Nitrik Asit HCHOFormaldehit

6 Eser Gazların Etkileri GazKentsel Hava Kirliliği Asit Yağmuru Görüşü Zayıflatma S.Ozon Kaybı SG Etkisi CO2+/-+ CH4+/-+ CO+ N2O+/-+ NOx++++/- SO2+++- CFC++ O3+++

7 Atmosferin Dikey Yapısı Atmosferdeki sıcaklık, basınç ve yoğunluk yüksekliğe bağlı olarak değişim gösterir ve bu değişim atmosferde tabakalaşmaya neden olur. Atmosfer basıncı: Yukarıdaki havanın ağırlığı. Deniz seviyesinde 1 kg/cm 2, 1000 milibar Atmosferin toplam kütlesinin yarısı 5.6 km’nin altında, % 90’u da 16 km’nin altında. Everest 8.5 km’de. Toplam kütle: 5.14x10 15 ton.

8 Basıncın Yükseklikle Değişimi

9 1/H: (H= ölçek yüksekliği Basınç yoğunluk ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. Atmosferin en üst noktası Deniz Seviyesi Atmosferde yükseğe çıkıldıkça yoğunluğa bağlı olarak basınç azalır.

10 Bu kanun basıncın yüksekliğe bağlı olarak üstel azalımını tanımlar. Ölçek yüksekliği H: ise basıncın 1/e kat düştüğü yüksekliğin göstergesidir. Sıcaklık ve molekül ağırlığına bağlı olarak değişir. Atmosferin ortalama sıcaklığını -23 C alırsak H = 7,4 km. Basıncın Yükseklikle Değişimi

11 Tabakalar Toplam 4 tabaka: Troposfer Stratosfer Mezosfer Termosfer (İyonosferli)

12 Tabakalar

13 Troposfer Sıcaklık yükseklikle azalır. Neden? Önemli tüm meteorolojik olaylar bu tabakada olur Türbülans ve karışma azami derecede bu tabakada olur (%80’i) T z (m)

14 Sıcaklık Azalma Hızı ve Inversiyon İnversiyon konvektif hareketlerin atmosferin alt kısımlarda kalmasına, yere yakın bulunan kirleticilerin uzun süre bu tabakada durmasına ve bu nedenle ciddi hava kirliliği dönemlerinin yaşanmasına neden olur. İnversiyon olduğu takdirde yükseklik arttıkça sıcaklık artar T z (m) İnversiyon  = 10 C km -1 z yüksekliğindeki bir hava kitlesinin z+dz’ye yükseltilip bırakıldığını varsayın. Yükselen hava soğur. Bu soğumanın adibiyatik (ısı alışverişsiz) olduğunu var sayarsak soğuma adiyabatik azalma hızını izler. Г: Cp = Spesifik Isı Katsayısı (joule/gr-K)

15 T z  = 9.8 K km -1 z “Azalma hızı” = -dT/dz Gözlenen Atmosfer Sıcaklığı (T A ) -dT ATM /dz >   uyukarı doğru çıkan hava daha soğuk bir ortamla karşılaşıp daha da yükselir: atmosfer kararsız. -dT ATM /dz =   0 kaldırma kuvveti olduğundan atmosferde bir değişim olmaz. Atmosfer nötr durumda -dT ATM /dz 0 (“inversiyon”): çok kararlı kararsız inversiyon Kararsız/değişken Kararlı Dikey karışma adibiyatik azalma hızına bağlı olarak gerçekleşir.

16 Gözlemlenen atmosfer sıcaklığı z (m)  = 9.8 K km -1 Kuru hava sıcaklık azalma hızı 40 C Kararsız Atmosfer Yükselen hava çevresindeki havadan 2 C daha sıcak C C C Yüzey 40 C 30 C 20 C Yükselen hava çevresindeki havadan 4 C daha sıcak. Kararsız Atmosfer (˚C )  = 10 C km -1 dT/dz= 12 C km -1

17 Gözlemlenen atmosfer sıcaklığı z (m)  = 10 K km -1 Kuru hava sıcaklık azalma hızı 25 C Kararlı Atmosfer Yükselen hava çevresindeki havadan 5 C daha soğuk C C Yüzey 25 C 15 C KararlıAtmosfer (˚C )  = 10 C km -1 dT/dz= 5 C km -1

18 Sıcaklık Azalma Hızı Adibiyatik olarak bırakılmış bir atmosfer ilk durumu ne olursa olsun sonunda dengede nötr hale (-dT/dz =  gelmeye meyillidir. Güneşten gelen ısı ulaşılan dengeyi bozar ve kararsız bir atmosfer yaratır. Başlangıçtaki Denge Hali: - dT/dz =  z T z T Yüzey ısınması: Kararsız atmosfer ATM   ATM z T başlangıç son  Yükselme hareketleri atmosferi yeniden denge konumuna getirir:–dT/dz =  Atmosferde dT/dz =  gözlemleniyorsa, kesinlikle kararsız bir atmosfer var demektir.

19 Yer Yüzeyinin Günlük Isınma/Soğuma Döngüsü z T 0 1 km Günortası Gece Sabah Karışma Yüksekliği Çökme İnversiyonu GeceSabahÖğledensonra

20 Tropopoz Troposferin en üstü, stratosferin hemen altındaki soğuk geçiş tabakası “Tropopoz Katlanması”: Normal tabakalar yerinden oynayıp stratosferik hava daha alt atmosfere doğru giriyor. Stratosferle troposfer arasındaki önemli bir değiş tokuş mekanizması

21 Stratosfer 20 km’ye kadar sabit sıcaklık Yükseklikle artan sıcaklık, ozon Ozon konsantrasyonu km arası maksimum

22 Mezosfer ve Termosfer Mezosfer: T -90°C Yükseklik arttıkça sıcaklık azalıyor. Termosfer: Oksijen ve Nitrojen atomları yüksek enerjili güneş ışınlarını emer Yükseklik arttıkça sıcaklık artar. Yaklaşık 1000°C. –Astronot bu tabakadan geçerken elini dışarı uzatsa eli yanar mı?

23 İyonosfer Termosferin 80 km ile 400 km’ye kadar olan kısmı Yoğunlaşmış pozitif yüklü N 2 ve O 2 ve negatif elektronlar.

24 Rüzgarlar 1 km Gezegen Sınır Tabakası (PBL) Taşınma ve dağılımının olduğu kısım Dünya yüzeyinin etkisinin görüldüğü kısım Serbest Atmosfer Geostrofik Tabaka Yatay düzlemdeki basınç farkı Coriolis Kuvvetleri Yatay düzlemdeki basınç farkı Coriolis Kuvvetleri Yüzey Sürtünmesi Dünyanın dönmesinden kaynaklanan kuvvetler. Enleme göre değişir. En fazla etki kutuplarda. Rüzgarın şiddetini değil yönünü değiştirir.

25 Sıcaklık ve Su Buharı Sıcaklık yeryüzünden olan yüksekliğe ve yere göre farklılık gösterir En yüksek sıcaklık tropiklerde görülür. Tropiklerle kutuplar arasındaki sıcaklık farkı 35C.

26 Sıcaklık Dağılımı Ocak Güney kutbu neden Ocak’ta bile 0’ın altında?

27 Küresel Yıllık Yüzey Sıcaklıkları

28 Su buharı Alt troposferde dağılmış olup çok değişkendir. Çeşitli şekillerde ifade edilir: –Spesifik nem: su buharı miktarının toplam hava kütlesine oranı (gH2O/kghava) –Bağıl nem: Spesifik nemin mümkün olan maksimum spesifik neme (f(P ve T) oranı (%) –Kütle derişimi: gH2O/m3hava –Kütle karışım oranı: gH2O/ghava –Mol karışım oranı (hacim): Her bir hava molündeki su buharı molü

29 Tropiklerde en yüksek, 16g/kg 500 mbar seviyesinde 2g/kg. Yükseklikle azalır Yükseklik5 Enlem

30 Enleme Göre Nemin Değişimi

31 Dünyanın Enerji Bütçesi -Işıyan enerjinin dünya ve atmosfer tarafından soğrulması ya da kaybedilmesi neredeyse tüm hava durumunun yaratılmasına neden olur. Gelen ve giden enerjinin hesabı dünyanın enerji bütçesini oluşturur. Atmosfer dünyaya ulaşan ve dünyadan uzaya giden ışımayı kontrol eder.

32 Her cisim ışıma yayar. Güneşin yaydığı ışınım  m arasında yoğunlaşmıştır Dalga boyu ( )

33 Güneş ve Dünya Kara Cisim Olarak Yayılım Dünya (240 W/m2) Güneş Her dalga boyu için mümkün olan en yüksek şiddette ışıyan cisim. Bir kara cisimden yayılan ışınım = f(l,T ve Yüzey Alanı)

34 Kara Cisim Işımaları (w/m 2 /  m) B λ = Dalgaboyuna Düşen Işıma λ = Dalga boyu h= Planck Sabiti (6.6238x Js) c= Işık Hızı (3 x10 8 m/s) k= Boltzmann Sabiti (1.3807x J/K) Planck Kanunu: Verilen dalga boyundaki ışıma miktarını verir Stefan Boltzman Kanunu: Bir cisim tarafından yayılan toplam ışıma miktarını verir Wiens Kanunu: En fazla ışımanın yayıldığı dalga boyunu verir. E* : W/ m 2  : x10 -8 watt/m 2 K

35 Ortalama Yeryüzü Sıcaklığı Atmosferin Olmadığı Durum Dünyaca soğrulan Kısa dalga Işıması Dünyadan yayılan Uzun-dalga Işıması: 240 W/m2 T y =?

36 Güneşten gelen ışıma dünyayı bir disk olarak keser. (  r 2 ) Enerji giren =Güneşten Gelen Enerji giren (S) – Yansıtılan Güneş Enerjisi =  r 2 S -  r 2 S  r = Dünyanın yarıçapı (6360 km) S = Güneş sabiti (1370 W/m 2 )  = aklık derecesi (dünyanın yansıtıcılığı) (~30%) =  r 2 S (1-   r 2 S (1-  4  r 2  T e 4 S/4 (1-  T e 4 T e için çözersek:T e = 255°K (-18°C) maksimum (  m) = 2897/255 = 11  m Dünyanın yaydığı enerji kızılötesi dalga boylarında maksimum yapar Atmosferin varlığında ise ortalama yeryüzü sıcaklığı 288 K. Ortalama Yeryüzü Sıcaklığı

37

38 Dünya atmosferinin en uç noktasına gelen E o = 1370 W/m 2 (Solar Sabit) Atmosferin üstüne gelen ortalama güneş enerji akısı 342 W/m Soğrula n Yeryüzünün soğurduğu, Küresel Aklık Derecesi, Yeryüzünün Kaybettiği, Kızıl Ötesi Isı Kaybı 70 Gizli Isı (H2O buharlaş ma) Sensible Isı Earth's Annual Global Mean Energy Budget, Kiehl, J. T. and Trenberth, K. E., 1997 Bull. Amer. Meteor. Soc., 78, = 235 Dünyaca toplam soğrulan =0

39 Atmosferik Süreçlerin Zamansal ve Uzamsal Ölçeği 1m10m100m1km10km100km1000km10000km 100yıl 10yıl 1yıl 1gün 1saat 100sn 1sn Kısa Ömürlü Türler Kısmen Uzun Ömürlü Türler Uzun Ömürlü Türler OH HO2 CH3O2 NO3 C5H8 C3H6 DMS NOx SO2 H2O2 CO T. O3 Asıltılar CH3Br CH3CCl3 CH4 N2O CFC KüçükölçekOrtaölçek Sinoptik ve Küresel ölçek

40 Atmosferik Hareketlerin Ölçekleri Küçükölçek: 0-100m ölçeğinde olan olayları kapsar. Örnek: bacadan çıkan dumannın dağılımı Ortaölçek: Birkaç yüz kilometrede olan olayları kapsar. (Kara-deniz meltemi,dağ-vadi rüzgarları) Sinoptik Ölçek: Yüz kilometre seviyesinden 1000 km seviyesine ait tüm hava durumu sisteminin hareketleri Küresel Ölçek: 5000km’nin üstünde bir ölçekte olan olayları kapsar

41 Atmosferdeki Belli Başlı Olayların Ölçekleri OlayÖlçek (km) Kentsel Hava Kirliliği1-100 Bölgesel Hava Kirliliği Asit Yağmurları Toksik Hava Kirliliği Stratosferdeki Ozon Kaybı ,000 Sera Gazları Artışı ,000 Asıltı Madde-İklim Etkileşimleri100-40,000 Troposferdeki Taşınma ve Yükseltgenme Süreçleri 1-40,000

42 Atmosferde Dağılım ve Kalış Süresi Atmosferdeki gazların karışımı difüzyon ve dikey Eddi Karışması ile olur. Gazların yerçekimi etkisi altında yeniden difüzyonla dağılımı için gereken zaman Yüzeye yakın atmosferde N = 2.6x10 19, yaşam süresi 10 5 yıl düzeyinde olacaktır. N: Hava Moleküllerinin sayısal yoğunluğu (Molekül/cm3)  Dikey Eddy Karışımı  Difüzyon  Kimyasal Yaşam Süresi

43 Dikey Eddy Karışımı için Karakteristik Süre Troposferde birkaç hafta olarak belirlenmiştir. (Dikey hareketliliğin azlığı göz önüne alınırsa, stratosferde bu süre daha uzun olacaktır. ) Yükseldikçe dikey karışmanın etkisi azalır ve moleküler difüzyon yaklaşık 100 km yükseklikte göreceli olarak daha önemli hale gelir.

44 Difüzyon Difüzyonun etkili olduğu kısımda her gaz için daha önce basıncın yükseklikle değişim formülü kullanılabilir. (Eğer yerçekimi kuvveti farklı gazların dağılımını etkileyen tek etkense) Pi: i. Gazın kısmi basıncı Molekül ağırlığı arttıkça, 1/H i artar, yükseklikle değişim keskinleşir. Molekül ağırlığı küçükse yükseklikle değişim çok küçük olur.

45 Kimyasal Yaşam Süresi Türlerin atmosferdeki dağılımını etkileyen diğer bir faktör de kimyasal yaşam süresidir. Kimyasal yaşam süresi difüzyon ve dikey karışıma kıyasla çok uzun ise, o türün dağılımında kimyasal tepkimelerin etkisi çok azdır. Fakat eğer kimyasal yaşam süresi çok kısa ise, yatay ve dikey dağılım bundan etkilenir.

46 Kimyasal Yaşam Süresi Türlerin bulunduğu yere bağlıdır. CFCler troposferde atıl (inert)ve çok iyi karışmışken stratosferde tepkimeye girerler. Çünkü bu tabakadaki MÖ ışınlarıyla etkileşimde bulunurlar. Belli bir tür için kimyasal yaşam süresini hesaplamanın en basit yolu o türün birincil kimyasal kaybolma yolu göz önüne alınarak tepkimenin hızının incelenmesidir. Örneğin CO + OH  CO 2 + HO 2, k= 2.2x cm 3 molekül -1 sn -1 Ortalama [OH] = 1x10 6 molekül/cm 3,  gün Kitapta CO’in yaşam süresi için Tablo 1.1’deki verilen değer 65 gün Bazı kolayca çözünebilen türler için, diğer atmosferden çıkma süreçleri kimyasal çıkarılmalardan daha hızlı olabilir ve asıl atmosferde kalış süresini bunlar belirler. Örneğin SO4 atmosferdeki kalış süresi, SO 4 ’i atmosferden temizleyen yağışların sıklığı ile belirlenir.

47 Sorular 1. Sıcaklık inversiyonu olduğunu ne zaman söyleriz? A. Hiç nem yokken B. Basınç yokken C. Sıcaklık yükseklikle azalırken D. Sıcaklık yükseklikle artarken 2. Wien Kanununu kısaca açıklayın 3. İki önemli sera gazının adını yazın 4. Neden Sera gazı dendiğini kısaca açıklayın. 5. Yoğunlaşan su buharı ısı(yı) _________, bu nedenle atmosferi ___________ A. soğurur, ısıtır B. Açığa çıkarır, ısıtır C. soğurur, soğutur D. Açığa çıkarır, soğutur 6. Deniz seviyesinden itibaren başlayan bir dikey kolonda aşağıdaki basınç seviyelerinin hangisinde nem içeriği en fazladır? A. 250 mb B. 500 mb C. 800 mb D mb


"Atmosferin Yapısı Atmosferdeki Tabakalar Rüzgarlar Sıcaklık ve Nem Dünyanın Enerji Bütçesi Atmosferde Kalış Süreleri." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları