Measures of Atmospheric Composition

Presentasjon om: "Measures of Atmospheric Composition"— Utskrift av presentasjonen:

1

2 Measures of Atmospheric Composition
CHAPTER 1 Measures of Atmospheric Composition

3 Ideal gasslov NB! Blandingsforholdet endrer seg ikke selv om p,T eller V skulle endres (for eksempel ved transport)

4 ppmv: 10-6 ppbv: 10-9 pptv: 10-12 m: Million b: Billion (am. for milliard) t: trillion (am. for billion)

5 Ved bakken: na = 2.7x1025 molekyler/m3  Cx = 1ppmv  nx=2.7x1013 molekyler/cm3

6 Konsentrasjon (number density) er spesielt nyttig for å kvantifisere hastigheten til kjemiske reaksjoner (se kapittel 9)

7 Overgang mellom Cx og nx
N: antall mol gass R: Universell gasskonstant Av: Avogadros tall: 6.023x1023 molekyler/mol

8 Massekonsentrasjon (ρx tetthet) Enhet: kg/m3 Standarder (krav) til luftkvalitet er ofte gitt i denne enheten Mx er molvekten for komponent x (g/mol). For eksempel for karbonmonoksid CO: 12+16=28 g/mol Midlere molvekt for tørr luft er: g/mol august 2013:

9 Surface ozone in Norway

10 Total atmosfærisk kolonne konsentrasjon
(kalles ofte Burden) Enhet: Molekyler/cm2

11 Definisjon av Dobson enheter
1 DU= 2.68x1016 molecules cm-2 at STP (0o degs C, hPa).

12 Observed NOx in the troposphere
Ozonlaget over Antarktis 17. august 2012 Observed NOx in the troposphere

13 CHAPTER 3 Simple Models

14 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

15

16 From Fischer et al., Atm. Env. 2011

17

18 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

19

20 Kildene S og tapsraten k er antatt konstante (dvs. ingen tidsvariasjon)
Substituerer u=S-km Integrerer på begge sider fra t=0 til t

21

22

23

24

25 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.

26 Med mange bokser må likningene løses numerisk

27 Eksempel på grid brukt i global modell (rødt, CAM, ca
Eksempel på grid brukt i global modell (rødt, CAM, ca. 110km) og regional model (grønt, WRF, 27 km). Fra masteroppgaven til Anna Velken

28 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.

29 Lagrangske modeller, eller trajektoriemodeller
Massebalanselikningen for en luftpakke som følger trajektorien E: utslipp. P,L: Kjemisk produksjon og tap. D: Avsetning

30 kdil: Fortynning ved innblanding av luft fra omgivelsene

31 Gaussisk spredningsmodell

32 Analyser basert på bakovertrajektorier  Hvor kan forurensingen komme fra?

33 Eksempel på bruk av trajektoriemodell for å analysere transport av forurensing til Arktis

34

35

36 Kolonnemodeller er nyttige der hvor vertikalblandingen hovedsakelig er gjennom variasjoner i tykkelsen av grenselaget Figur fra kap. 9 i W&H, GEF2200

37 Skal se på komponent X. Antar: Ingen kjemisk produksjon av X i atmosfæren, og førsteordens tap (L=-k[X])

38

39