Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“Maždaug prieš 600 mln. metų susiformavo panaši į šiuolaikinę atmosfera, sudaryta išaktyvaus deguonies ir palyginti inertiško azoto. Argono kilmė kol kas lieka ne visai aiški. Manoma,jog tai galėjo būti arba mantijos lydymosi produktas ankstyvosiose Žemės raidos stadijose, arba jispateko į orą paviršinio Žemės plutos sluoksnio erozijos metu.Sauso oro sudėtis prie žemės paviršiausĮ oro sudėtį kartu su kitomis dujomis patenka ir vandens garai. Tačiau skirtingai nuo kitųdujų, vandens garų dalis ore kinta labai stipriai: nuo šimtųjų procento dalių iki keleto procentų.Todėl meteorologijoje dažnai atskirai nagrinėjamas sausas (be vandens garų) ir drėgnas oras.Sausą orą daugiausia sudaro dvejos pagrindinės dujos: azotas (N 2 ) ir deguonis (O 2 ). Jųdalinio tūrio suma siekia 99% (2.1 lentelė). Argonas (Ar) ir anglies dioksidas (CO 2 ) užima beveikvisą likusią sauso oro tūrio ir masės dalį. Pavyzdžiui, penktosios pagal kiekį dujos – neonas (Ne) –sudaro vos dviejų šimtatūkstantųjų dalinį tūrį.2.1 lentelė. Sauso oro sudėtis prie žemės paviršiaus (%). Dėl apvalinimo bendra suma lentelėjelabai nežymiai viršija 100 %.Sudėtis N 2 O 2 Ar CO 2 Ne, He, CH 4 , Kr, SO 2 , H 2 , N 2 O, Xe, O 3 , NO 2 , I 2Pagal tūrį 78,08 20,95 0,93 0,04 0,01Pagal masę 75,52 23,15 1,28 0,05 0,004Nors ir sudarantis didžiausią oro tūrio ir masės dalį, azotas (N 2 ) yra mažai chemiškaiaktyvus, kadangi du jo atomai yra susijungę labai sunkiai suardomu ryšiu. Gamtoje azoto molekulėsgali būti suardomos per elektros iškrovas, tada atmosferoje formuojasi azoto oksidai. Dirvosbakterijos taip pat naudoja molekulinį azotą ir išskiria amoniaką (NH 3 ) bei azoto oksidus (NO 2 irN 2 O), kurių viena dalis yra įsisavinama augalų, o antra patenka į atmosferą. Dabar didelis amoniakoir azoto oksidų kiekis į aplinką patenka ir pramoninių procesų metu. Molekulinis azotas (N 2 ) įatmosferą sugrįžta irstant organinėms medžiagoms.Priešingai nei azotas, deguonis (O 2 ) yra labai chemiškai aktyvus. Jis yra daugelio organiniųir neorganinių junginių komponentas. Deguonis palaiko degimą, be to, yra būtina augalų ir gyvūnųgyvybinio ciklo dalis. Todėl didelė dalis deguonies yra nuolat sunaudojama natūralios beiantropogeninės kilmės cheminių reakcijų metu. Taip pat didelis kiekis šių termodinamiškai aktyviųdujų į atmosferą patenka fotosintezės jūrų bei sausumos augaluose metu.Deguonis yra ir ozono (O 3 ) formavimosi šaltinis. Ozonas yra sudarytas iš trijų deguoniesatomų ir dar labiau termodinamiškai aktyvus. Šios dujos viršutiniuose atmosferos sluoksniuosesulaiko didelę dalį ultravioletinių spindulių ir taip apsaugo gyvybę Žemėje. Antra vertus, netmenkas ozono kiekis prie žemės paviršiaus yra labai kenksmingas gyviesiems organizmams (žr.priedą „Ozonas“).Ozoną galima aptikti atmosferos sluoksnyje, besitęsiančiame nuo žemės paviršiaus iki70 km, tačiau jo pagrindinis kiekis susitelkęs 15–35 km aukštyje. Ozonas skirstomas į troposferinįbei stratosferinį. Skiriasi ne tik jo genezė, bet ir poveikio aplinkai pobūdis. 90 % viso ozono kiekioyra susikaupę stratosferoje.Stratosferoje ozonas daugiausia formuojasi didesniame kaip 15 km aukštyje. Maksimalikoncentracija fiksuojama apytiksliai 25 km aukštyje. Šis aukštis kinta priklausomai nuo platumos iryra didžiausias ties pusiauju. Dažniausiai naudojamas dydis bendrai ozono koncentracijaivertikaliame oro stulpe parodyti yra Dobsono vienetas. Vidutiniškai ozono kiekis oro stulpe yralygus 300 DU (atitinka 0,3 cm sluoksnį) ir kinta nuo 100 iki 600 DU.Į žemesnius atmosferos sluoksnius ozonas patenka turbulencinio maišymosi būdu, susidarovykstant elektros išlydžiui arba fotocheminių reakcijų metu. Manoma, jog troposferoje vyraujafotocheminių reakcijų metu susidaręs ozonas, ir tik apie 10 % priežeminio ozono atkeliauja išstratosferos. Troposferinio ozono formavimasis prie žemės paviršiaus daugiausia yra susijęs į orąpatekusiais teršalais, atsiradusiais dėl žmonių ūkinės veiklos. Ozono koncentracijos didėjimas priežemės paviršiaus kelia grėsmę ir žmonių sveikatai, ir visai gamtinei aplinkai (žr. priedą „Smogas“).15