A sztratoszféra dinamikája

A sztratoszféra dinamikája

A sztratoszférában lezajló folyamatokat összehasonlítva a troposzférában lezajlókkal, sokkal lassabban játszódnak le. A rétegzõdés nagyon stabil, és nagyon kicsi a kicserélõdés a troposzférával. De a kis kicserélõdés is több mint a semmi…

Sztratoszféra - Troposzféra Kicserélõdés (STE)

A globális levegõtranszportot a Nap kormányozza. A napsugárzás felmelegíti a földfelszínt, a tengerfelszínt, a trópusok levegõjét jobban, mint a magas vagy közepes szélességeken. Ennek következtében a konvekció erõsebb a trópuson, és magasabbra jut a levegõ. A tropopauza fölött a napfény ózon általi elnyelése révén a sztratoszféra melegedéséhez vezet, ami a sarki területeken kisebb, és nullához közelít a sarkvidéki télen. A következmény az, hogy lassú légmozgások szállítják a levegõt, ami felemelkedik a trópuson a sarkok felé (1).

stratosphere troposphere exchange STE

1. A globális cirkuláció és a sztratoszféra – troposzféra (STE) kicserélõdés iránya.
vázlat: Elmar Uherek

A sztratoszféra-troposzféra kicserélõdés elõfordulhat, ha az állandó (potenciális) hõmérsékletû réteg keresztezi a tropopauzát (2), vagy ha perturbációk vannak és konvektív szállítás fordul elõ a közepes szélességeken (3). Mindenesetre, a troposzféra függõleges kicserélõdése órákig vagy napokig tart. A sztratoszféra átkeveredésének ideje hónaptól –évekig tart.
Ezért erõs vulkánkitörések után (pl. Mt Pinatubo 1991) a sztratoszféra egyensúlyának zavara 1-2 évig fennállhat. Nézd meg a lenti illusztrációt, azért, hogy lásd a kitörés hatását.

Ezt a rétegek közötti kis kicserélõdést sztratoszféra – troposzféra kicserélõdésnek (STE) is nevezik, ami fontos a troposzférikus ózonkészletben, aminek fõ ellátója a sztratoszféra. A sztratoszférikus ózon elindítja az OH képzõdést, a fotokémiai képzõdés körfolyamatát és a troposzférában az ózon bomlását.

Táblázat:
A troposzférikus ózon mérleg:

A troposzférikus ózon képzõdése és lebomlása egy körfolyamat, aminek fõ irányító ereje a sztratoszférikus ózon.

Képzõdés/veszteség Tg / év
Szállítás a sztratoszférából + 600
a) Fotokémiai képzõdés + 3500
b) Fotokémiai bomlás - 3400
a+b összege: Nettó in situ képzõdés + 100
Felszíni kiülepedés - 700

Eruption of Mt. Pintubo

2. a) Mt. Pinatubo kitörése 1991. június

Aersol Extinktion

2. b) Aeroszol abszorpció: Az abszorpció, amit a részecskék okoznak, és amit a Pinatubo 1991 júniusi kitörése után mértek a légkörben, azonnal megemelkedett a kitöréskor, és csak lassan csökken az elkövetkezõ 2-3 évben. A részecskekoncentrációban (ibolya) lévõ perturbáció eléri a sztratoszférát.
Adatok: SAGE I + II.

Brewer-Dobson Cirkuláció

Az áramlás keresztmetszetét, amit az 1. ábrán egy féltekére vonatkozóan mutattuk be, míg bal oldalt mindkettõre, évi átlagban. A közepes ózon mennyiség eloszlása azt mutatja, hogy a pólusok környezetében az ózon felhalmozódik. A levegõ mozgását Brewer-Dobson cirkulációnak nevezik. A légáramlás okát csak a Föld sugárzási egyensúlyában lévõ bonyolult folyamatok, a planetáris hullámok és a poláris örvények ülepedési folyamatainak figyelembevételével lehet csak megérteni. Az egyes féltekéknek saját cirkulációjuk van. A féltekék közötti kicserélõdés kicsi.

Brewer Dobson Circulation

3. A Brewer-Dobson Cirkulációban az alapáramlás a trópusoktól (az ábrán középen) a sarkok felé megy. Egy évi átlagos ózoneloszlást alul találunk. Az Északi-sarok a jobb oldalon található.
Adatforrás: Nimbus 7 weboldal

Azonban van különbség az Északi- és a Déli-félteke között. Az Északi-féltekén a szárazföld és a víz eloszlása kevésbé homogén, és a sarkvidéki örvény is gyengébb. Az évszakokat is figyelembe kell venni. A 3. ábra az éves átlagos eloszlást mutatja. De az évszakokon és a napmagasságon kívül a levegõtömeg trópusi központja (termikus egyenlítõ) is változik észak vagy dél felé. A 4. ábra illusztrálja, hogy a hõmérséklet és a szél eloszlása nem homogén januárban. Ezzel együtt természetesen a Brewer-Dobson cirkuláció is eltolódik.

temperature and wind distribution

4. Hõmérséklet és széleloszlás légköri keresztmetszete januárban (= tél az Északi-féltekén, jobb oldalán a képnek). Megjegyzendõ a hideg tropopauza a trópusok fölött és a sarki örvény képzõdése a Arktikus terület fölött.
forrás: © NASA Goddard Space Flight Centre 2002

Poláris örvényesség

A poláris örvény egy polus körüli szél, ami alapvetõen mindkét sarok fölött kialakul, de különösen az antarktiszi kontinens fölött. Az északi-sarki örvény kevésbé stabil, mivel a terület struktúrája és a váltakozó óceáni és szárazföldi felszín megzavarja a ilyen örvény kialakítását. Az antarktiszi örvényen belül azonban nagyon alacsony hõmérséklet alakulhat ki, és mint és mint egy forgó levegõ a magasabb területek felõl (pl. a benne tartalmazott összetevõk lényegesek az ózonlyuk csökkenésében) beszívódik az alacsonyabb területek felé.

Polar vortex and temperature

5. a) A sarki örvényben lévõ szélsebességrõl és hõmérsékletrõl készített háromdimenziós illusztráció.
Adatok: NASA / Goddard Space Flight Centre – szimuláció: IBM

Polar vortex and ozone hole

5. b) Háromdimenziós illusztráció a szélsebességrõl és az ózoncsökkenésrõl a sarki örvényben 1987 októberében.
Adatok: NASA / Goddard Space Flight Centre - szimuláció IBM

Az oldalról:

szerzõ: Dr. Elmar Uherek - MPI Mainz
pedagógiai lektor: Michael Seesing - Uni Duisburg - 2003-08-07
utolsó módosítás: 2004-04-20

Last modified: Thursday, 21 May 2020, 10:44 PM