Atmosferin Yapısı Atmosferdeki Tabakalar

Atmosferin Yapısı

• Atmosferdeki Tabakalar

• Rüzgarlar

• Sıcaklık ve Nem

• Dünyanın Enerji Bütçesi

• Atmosferde Kalış Süreleri

Atmosferin Bileşimi

Atmosferin Bileşimi

• 0.1 -5% arasında H2O bulunur

Eser Türler

Eser Gazların Konsantrasyonları

Eser Gazların Etkileri

Atmosferin Dikey Yapısı

• Atmosferdeki sıcaklık, basınç ve yoğunluk yüksekliğe bağlı olarak değişim gösterir ve bu değişim atmosferde tabakalaşmaya neden olur.

• Atmosfer basıncı: Yukarıdaki havanın ağırlığı. Deniz seviyesinde 1 kg/cm2, 1000 milibar

• Atmosferin toplam kütlesinin yarısı 5.6 km’nin altında, % 90’u da 16 km’nin altında. Everest 8.5 km’de.

• Toplam kütle: 5.14x1015 ton.

Basıncın Yükseklikle Değişimi

Basıncın Yükseklikle Değişimi

Basıncın Yükseklikle Değişimi

Tabakalar

Tabakalar

Troposfer

• Sıcaklık yükseklikle azalır. Neden?

• Önemli tüm meteorolojik olaylar bu tabakada olur

• Türbülans ve karışma azami derecede bu tabakada olur (%80’i)

Sıcaklık Azalma Hızı ve Inversiyon

Tropopoz

• Troposferin en üstü, stratosferin hemen altındaki soğuk geçiş tabakası

• “Tropopoz Katlanması”: Normal tabakalar yerinden oynayıp stratosferik hava daha alt atmosfere doğru giriyor. Stratosferle troposfer arasındaki önemli bir değiş tokuş mekanizması

Stratosfer

• 20 km’ye kadar sabit sıcaklık

• Yükseklikle artan sıcaklık, ozon

• Ozon konsantrasyonu 15-30 km arası maksimum

Mezosfer ve Termosfer

• Mezosfer: T -90°C

• Yükseklik arttıkça sıcaklık azalıyor.

• Termosfer: Oksijen ve Nitrojen atomları yüksek enerjili güneş ışınlarını emer

• Yükseklik arttıkça sıcaklık artar.

• Yaklaşık 1000°C.

• Astronot bu tabakadan geçerken elini dışarı uzatsa eli yanar mı?

İyonosfer

• Termosferin 80 km ile 400 km’ye kadar olan kısmı

• Yoğunlaşmış pozitif yüklü N2 ve O2 ve negatif elektronlar.

Rüzgarlar

Sıcaklık ve Su Buharı

• Sıcaklık yeryüzünden olan yüksekliğe ve yere göre farklılık gösterir

• En yüksek sıcaklık tropiklerde görülür.

• Tropiklerle kutuplar arasındaki sıcaklık farkı 35C.

Sıcaklık Dağılımı

Küresel Yıllık Yüzey Sıcaklıkları

Su buharı

• Alt troposferde dağılmış olup çok değişkendir.

• Çeşitli şekillerde ifade edilir:

• Spesifik nem: su buharı miktarının toplam hava kütlesine oranı (gH2O/kghava)
• Bağıl nem: Spesifik nemin mümkün olan maksimum spesifik neme (f(P ve T) oranı (%)
• Kütle derişimi: gH2O/m3hava
• Kütle karışım oranı: gH2O/ghava
• Mol karışım oranı (hacim): Her bir hava molündeki su buharı molü

Tropiklerde en yüksek, 16g/kg

• Tropiklerde en yüksek, 16g/kg

• 500 mbar seviyesinde 2g/kg. Yükseklikle azalır.

Enleme Göre Nemin Değişimi

Dünyanın Enerji Bütçesi

• -Işıyan enerjinin dünya ve atmosfer tarafından soğrulması ya da kaybedilmesi neredeyse tüm hava durumunun yaratılmasına neden olur.

• Gelen ve giden enerjinin hesabı dünyanın enerji bütçesini oluşturur.

• Atmosfer dünyaya ulaşan ve dünyadan uzaya giden ışımayı kontrol eder.

Güneş ve Dünya Kara Cisim Olarak Yayılım

Kara Cisim Işımaları

Ortalama Yeryüzü Sıcaklığı

• Dünya atmosferinin en uç noktasına gelen Eo= 1370 W/m2 (Solar Sabit)

• Atmosferin üstüne gelen ortalama güneş enerji akısı 342 W/m2 .

Atmosferik Süreçlerin Zamansal ve Uzamsal Ölçeği

Atmosferik Hareketlerin Ölçekleri

• Küçükölçek: 0-100m ölçeğinde olan olayları kapsar. Örnek: bacadan çıkan dumannın dağılımı

• Ortaölçek: Birkaç yüz kilometrede olan olayları kapsar. (Kara-deniz meltemi,dağ-vadi rüzgarları)

• Sinoptik Ölçek: Yüz kilometre seviyesinden 1000 km seviyesine ait tüm hava durumu sisteminin hareketleri

• Küresel Ölçek: 5000km’nin üstünde bir ölçekte olan olayları kapsar

Atmosferdeki Belli Başlı Olayların Ölçekleri

Atmosferde Dağılım ve Kalış Süresi

• Atmosferdeki gazların karışımı difüzyon ve dikey Eddi Karışması ile olur.

• Gazların yerçekimi etkisi altında yeniden difüzyonla dağılımı için gereken zaman

• Yüzeye yakın atmosferde N = 2.6x1019, yaşam süresi 105 yıl düzeyinde olacaktır.

Dikey Eddy Karışımı için Karakteristik Süre

• Troposferde birkaç hafta olarak belirlenmiştir. (Dikey hareketliliğin azlığı göz önüne alınırsa, stratosferde bu süre daha uzun olacaktır. )

• Yükseldikçe dikey karışmanın etkisi azalır ve moleküler difüzyon yaklaşık 100 km yükseklikte göreceli olarak daha önemli hale gelir.

Difüzyon

• Difüzyonun etkili olduğu kısımda her gaz için daha önce basıncın yükseklikle değişim formülü kullanılabilir. (Eğer yerçekimi kuvveti farklı gazların dağılımını etkileyen tek etkense)

Kimyasal Yaşam Süresi

• Türlerin atmosferdeki dağılımını etkileyen diğer bir faktör de kimyasal yaşam süresidir.

• Kimyasal yaşam süresi difüzyon ve dikey karışıma kıyasla çok uzun ise, o türün dağılımında kimyasal tepkimelerin etkisi çok azdır.

• Fakat eğer kimyasal yaşam süresi çok kısa ise, yatay ve dikey dağılım bundan etkilenir.

Kimyasal Yaşam Süresi

• Türlerin bulunduğu yere bağlıdır. CFCler troposferde atıl (inert)ve çok iyi karışmışken stratosferde tepkimeye girerler. Çünkü bu tabakadaki MÖ ışınlarıyla etkileşimde bulunurlar.

• Belli bir tür için kimyasal yaşam süresini hesaplamanın en basit yolu o türün birincil kimyasal kaybolma yolu göz önüne alınarak tepkimenin hızının incelenmesidir.

• Örneğin CO + OH  CO2 + HO2, k= 2.2x10-13 cm3molekül-1sn-1

Sorular