CHAPTER 1 Measures of Atmospheric Composition
description
Transcript of CHAPTER 1 Measures of Atmospheric Composition
CHAPTER 1
Measures of Atmospheric Composition
NRTpV
RTNpVRTNVp iiii
V
V
RTpV
RTpV
N
NC xx
ii
xx
/
/
Ideal gasslov
NB! Blandingsforholdet endrer seg ikke selv om p,T eller V skulle endres (for eksempel ved transport)
ppmv: 10-6
ppbv: 10-9
pptv: 10-12
m: Million
b: Billion (am. for milliard)
t: trillion (am. for billion)
Ved bakken:
na = 2.7x1025 molekyler/m3
Cx = 1ppmv nx=2.7x1013 molekyler/cm3
Konsentrasjon (number density) er spesielt nyttig for å kvantifisere hastigheten til kjemiske reaksjoner (se kapittel 9)
Overgang mellom Cx og nx
N: antall mol gass
R: Universell gasskonstant
Av: Avogadros tall: 6.023x1023
molekyler/mol
Massekonsentrasjon (ρx tetthet)Enhet: kg/m3
Standarder (krav) til luftkvalitet er ofte gitt i denne enheten
v
xxvxxxx A
Mn
V
AMVn
V
m
/
Mx er molvekten for komponent x (g/mol).
For eksempel for karbonmonoksid CO: 12+16=28 g/mol
Midlere molvekt for tørr luft er: 28.96 g/mol
18-19. august 2013:http://www.luftkvalitet.info
Surface ozone in Norway
Total atmosfærisk kolonne konsentrasjon
(kalles ofte Burden) Enhet: Molekyler/cm2
Definisjon av Dobson enheter
1 DU= 2.68x1016 molecules cm-2 at STP (0o degs C, 1013.25 hPa).
Observed NOx in the troposphere
Ozonlaget over Antarktis 17. august
2012
CHAPTER 3
Simple Models
Numerisk Modeller
• Matematisk representasjon av prosessene som styrer utviklingen av konsentrasjonen av en kjemisk komponent
• Prosesser:– Utslipp
• Naturlige• Antropogene: Pga. menneskelig aktivitet
– Kjemisk produksjon og/eller tap i atmosfæren– Transport – Avsetning på bakken
• Tørravsetning• Utvasking
From Fischer et al., Atm. Env. 2011
Enhet τ (s) 1/τ (s-1)
1/ τ er tapshastigheten.
Eks. 1/ τ =0.1s-1 betyr at 10% av massen tapes pr. sekund
dtu
du
k
duk
dm
kdmdu
kmSu
1
1
Kildene S og tapsraten k er antatt konstante (dvs. ingen tidsvariasjon)
Substituerer u=S-km
tkmS
tkmS
ku
k
dtu
du
k
tt
t
t
t
t
)0(
)(ln1
ln1
1
0
0 0
ktkt ek
Semtm 1)0()(
Integrerer på begge sider fra t=0 til t
11222122222 mkmkDLPE
dt
dm
)(11
21
2
tFmdt
dm
dt
md
Ved å derivere 3.14 mhp. t og substituere fra likningen under, får man en 2.ordens ordinær differensiallikning for m1, og tilsvarende for m2.
Med mange bokser må likningene løses numerisk
Eksempel på grid brukt i global modell (rødt, CAM, ca. 110km) og regional model (grønt, WRF, 27 km). Fra masteroppgaven til Anna Velken
Gridboksmodeller (Eulerske modeller)
Figure 6. Average ozone impact of megacity/hot spot emissions (in %) relative to background ozone (run [9X-RX]/RX) from the surface up to approx. 2 km height shown for London (top), for the time period in July 2003 (left) and August 2003 (right).
Hodnebrog et al., Atmospheric Environment, 2011.
Lagrangske modeller, eller trajektoriemodeller
Massebalanselikningen for en luftpakke som følger trajektorien
E: utslipp. P,L: Kjemisk produksjon og tap. D: Avsetning
kdil: Fortynning ved innblanding av luft fra omgivelsene
Gaussisk spredningsmodell
Analyser basert på bakovertrajektorier Hvor kan forurensingen komme fra?
Eksempel på bruk av trajektoriemodell for å analysere transport av forurensing til Arktis
Kolonnemodeller er nyttige der hvor vertikalblandingen hovedsakelig er gjennom variasjoner i tykkelsen av grenselaget
Figur fra kap. 9 i W&H, GEF2200
Skal se på komponent X.
Antar: Ingen kjemisk produksjon av X i atmosfæren, og førsteordens tap (L=-k[X])