210 likes | 290 Views
Légköri aeroszol, mint a globális biogeokémiai változások indikátora. Huszár Rudolf Washington University, St. Louis, USA Székfoglaló előadás Magyar Tudományos Akadémia Budapest, 1998 junius 23 [ English Version ]. Az állandóan változó Föld.
E N D
Légköri aeroszol, mint a globális biogeokémiai változások indikátora Huszár Rudolf Washington University, St. Louis, USA Székfoglaló előadásMagyar Tudományos Akadémia Budapest, 1998 junius 23 [English Version] MTA 98 06 23 RBH
Az állandóan változó Föld • A Föld is egy élő rendszerhez hasonló. A Föld fizikailag öregszik és ugyanakkor az evolúció a bioszférát állandóan megújitja. A természetes változások mellett, Föld változásaihoz az emberiség is hozzájárul. • A változások egy része lassan és egyenletessen megy végbe és előre látható. Sok biogeokemiai változás azonban gyorsan és váratlanul történik, valamint időben és térben egyenletlen. • Emberi szempontból a gyors változások sokszor katasztrofális eseményekkel jár. • James Lovelock, szerint a Föld bolygó egészségét, fiziológiáját, ezért figyelmmel kell kisérni. MTA 98 06 23 RBH
A változásokhoz való alkalmazkodás Attól függetlenül, hogy a Föld ‘egészséges’ e vagy ‘beteg’, az elkerűlhetetlen és nem előrelátható környzezetbeli változásak megkivánják a következő lépéseket: Ez a három lépés a fenntartható fejlődés (sustainable development) alapfogalma.Minden élőlény ilyen visszacsatolással tartja fenn magát a változékony környezetben. Megfigyelés és mérés Változások magyarázata Döntés és akció MTA 98 06 23 RBH
A Föld megfigyelése és mérése Az orvosok a páciens egészségét úgy állapítják meg, hogy megmérik a hőmérsékletét, szívének dobogását, a kolesztorin koncentrációját és a többi, életre fontos jellemzőt. Egy beteg diagnózisára, az orvosok kölönböző műszereket használnak, pl. röntgen és ultrahang képeket, stb. A földtudományok szakemberei mérik a Föld globális hőmérsékletét, a levegő kémiai összetételét, a felhősséget és a Föld sok más életre fontos jelzőit. Méréseiket hőmérőkkel, kémiai analizissel és műholdas megfigyelésekkel végzik. MTA 98 06 23 RBH
Biogeokémiai folyamatok megjelenítése aeroszollal • E folyamatok jeletős biogeokémiai anyagforgalmmal járnak és ugyanakkor szemmel látható aeroszolt okoznak - füstöt, porfelhőt és légköri homályt. Az aeroszol menyisége, minősége, és tér-időbeli elosztása jellemzi a biogeokémikus folyamatot. Erdötüzek Porviharok Légszennyezödés Vulkánkiörések MTA 98 06 23 RBH
Az aeroszol műholdas távmérése A müholdak az aeroszol mérésére különösen megfelelőek. Az emberi szemhez hasonlóan, a műholdra szerelt szenzor érzékeli a Földről ( Ro), illetve aeroszol részecskékről, a levegő molekulákról és felhőkről visszavert fényt. A távmérés azonban az aeroszolnak csak az integrál tulajdonságait mutatja ki. Leegyszerűsítve, a műholdon mérhető sugárzás: ( - optikai vastagság, P - szórási tényező) I / Io = Ro e- + (1- e-) P MTA 98 06 23 RBH
A változások magyarázata Az élet alapanyagai, ugyanis a szén, kén, nitrogén, kalcium, és foszfor állandó körforgásban vannak az atmoszféra, hidroszféra, litoszféra és bioszféra között. A környezet akkor van egyensúlyban ha az anyagok ki- és beáramlása egyenlő. Másrészt, változások a környezetben akkor történnek, ha az anyagok körforgása megváltozik. Például, a szén-dioxid koncentrációja a légkörben akkor emelkedik, ha a források erőssége nagyobb, mint a nyelők intenzitása. Az aeroszol koncentrácioja is a források és nyelők erősségétől, valamint a légköri áramlásoktól függ. MTA 98 06 23 RBH
Porviharok Porviharok okozzák a homok szállítását a Föld egyik részéből a másikba. Lösz, a jó termő sárgás hordalék, a Föld kontinenseinek kb. 10 százalékát takarja. Kínában, például 100 m mélységű lösz réteg is található. A legnagobb porforrások Szaharában, Szaúd-Arábiában és Közép-Ázsiában találhatatók. A por kémiai összetétele hasonló az adott sivatag homokjának összetételéhez. A por részecskéket a szél ereje emeli a levegőbe a homokdűne felületéről. A kisebb (1-5 mm) por részecskéket több ezer kilométerre szállítja a szél. Nagy mennyiségű szaharai por található Dél-Amerikában és kínai sivatagi por Észak-Amerikában MTA 98 06 23 RBH
Szaharai porfelhő Nyugat-Afrika felett • A légköri por mérése száraz vidékeken kimutatja por forrásait, a transzport folyamatok erősségét és a szállított anyag térbeli eloszlását. Ezen keresztül, más merésekkel kombinálva, meg lehet állapítani a szárazság mértékét, vagy a sivatag terjedését. MTA 98 06 23 RBH
A kelet-ázsiai porvihar • 1998 április 15-én porvihar kezdődött Kína nyugati tartományában. Különbözött a tavaszi porviharoktól, mert sokkal nagyobb méretű volt. A CNN szerint, sok ember eltűnt. Április 20-ára a sárga porfelhő Kelet-Kínának 1500 km széles tartományát takarta be. MTA 98 06 23 RBH
A porfelhő szállítása a Csendes-óceán fölött • Április 20 és 25-e között a porfelhő gyorsan átutazott a Csendes-óceánon. Az óceán felett a sárga porfelhőt könnyen meg lehetett különböztetni a fehér színű víz felhőktöl. MTA 98 06 23 RBH
Az ázsiai porfelhő hatása Észak-Amerikában Április 25-én a porfelhő megérkezett Észak-Amerikába. Műholdas képek szerint az egyik ága Kanada felett folytatta az utat keleti irányban. A másik ága délre fordult Oregon és Kalifornia irányába. Washington államban a porfelhő 120 mg/m3 aeroszol koncentrációt okozott. MTA 98 06 23 RBH
Az ázsiai por megfigyelése és magyarázata • Néhány kutató figyelte az ázsiai porfelhő alakulását és mozgását. • Amikor a porfelhő Észak-Amerikához közeledett, értesítették a környezetvédelmi hatóságokat és a kutatótársakat • Magas aeroszol koncentráció miatt, a hatóságok megtiltották a szabad tüzek gyujtását • A kutatók jelentették a megfigyeléseiket és adataikat egy web-oldalon keresztül. • A környezetvédelmi hatóságok a kutatók web-oldalán keresztül tájékoztatták a lakosságot erről a különleges aeroszol jelenségről. MTA 98 06 23 RBH
Biomassza égetése • A növények, a biomassza égetése lényegesen hozzajárul az élet alapanyagainak körforgásához. Erdő, szavanna és mezőgazdásági tüzek nagy menyiségű szén-dioxidot, szerves gőzöket és aeroszolt bocsátanak a légkörbe. Manapság a tüzek leginkább az emberi tevékenység miatt keltkeznek. • A Szaharától déli szavanna tartományban ezrével égnek a tüzek, különösen december és január között. Dél- Amerikában szeptembenben történik a legtöbb égetés. MTA 98 06 23 RBH
Növényi égések füstje A füst mérése az erdő, szavanna és mezőgazdasági tüzek körül kimutatja a tüzek nagyságát, térbeli és évszakonkénti eloszlását. A téli szavanna füst egy 1000-2000 km hoszú sávban látható. A szél a füstöt Dél- Amerika irányába szállítja az Atlanti-óceánon keresztül. Nyugat-Afrika körül megeshet, hogy a szaharai porfelhők és a szavanna füstje egymással keverednek. MTA 98 06 23 RBH
A közép-amarikai erdőtüzek A 1998-as év egész tavaszán ezrével gyulladtak ki a tüzek Dél-Mexikó és Panama között. Ez magában nem meglepő, de a szárazság miatt az égő növényzet mennyisége a becslések szerint az átlagnál kétszer nagyobb volt. Sűrű füst takarta Közép-Amerikát és a körülötte lévő tengereket. A tavasz folyamán a füst néhányszor az USA-ba és egyszer Kanadába is eljutott. MTA 98 06 23 RBH
A füstfelhő SeaWiFS és GOES8 műhold adatai szerint MTA 98 06 23 RBH
A füstfelhő terjedése Észak Amerika fölött • A TOMS mühold naponta méri az abszorbáló aeroszolt. Az adatai szerint, a légáramlás hiánya miatt, 1998 május 12-re egy különösen sűrű füstfelhő gyült össze az 1500 km nagyságú Mexikói-öbölben. • A következő hét nap alatt, a füstfelhőt a szelek szétterjesztették Észak-Amerika összes keleti tarományaira. A füst először északra indult a Mississippi folyó völgyén Kanadáig. Utána a füstfelhő eltakarta a Egyesült Államok keleti államait. MTA 98 06 23 RBH
Ember által okozott változások Az utolsó évszázadtól kezdve az emberiség lényegesen befolyásolja a Föld biogeokémiai egyensúlyát fűtöanyag égetésével. Nagy mennyiségű szén- és kén-vegyületek, valamint különböző fémek kerülnek a légkörbe. Észak-Amerikában például a kén napi kibocsátása a légkörbe kb. fél kilogram fejenként. Ez a levegőt szennyezi, növényeknek ár és a talajt savanyítja. Az emberiség megváltoztatta a természetes folyamatokat. Az erdők szándékos égetése a világ sok részén is növeli a bio-anyagok körforgását. A sivatagok terjedése pedig befolyásolja a talaj porok légköri szétszórását. MTA 98 06 23 RBH
Emberi tevékenységgel okozott légköri homály India Észak-Kelet Amerika Kina MTA 98 06 23 RBH
Összefoglaló • A légköri aeroszol igen jó indikátora a biogeokémiai folyamatoknak, mint pl. a porviharok, a növényi tüzek, vulkánkitörések és ipari aeroszol előfordulásának. • Mindegyik folyamatnak egy különleges aeroszol jellemzője van. • A napsugárzás erőteljes szórása miatt az aeroszol könnyen észlelhető. • Műholdas műszerek már most napról-napra mérhetik a globáis aeroszol elosztását • A hátralévő mérési problémák a közeljövőben megoldhatók. • A tudományos kutatók mérvadó információval hatásosan és időben kisegithetik a környezetvédelmi szerveket. MTA 98 06 23 RBH