K
2 h Pa
3所示。混合比例。
(一)VMR O,在平流层(3 hPa, 240 K)是2 ppmv。O的数密度,是什么?
(b)如果一个包裹空气搬到低平流层(50 hPa, 210 K),什么是VMR和数量密度啊,新位置的包裹吗?假设没有化学变化包裹。
4所示。VMR和MMR。有两种类型的混合比:体积混合比
(VMR)和大规模混合比率(MMR)。如上所述,VMR组成
X = X的数密度比周围的数密度:[X] / [M]。MMR
类似地,质量密度的比值(X)环境质量密度:Px / Pm编写一个表达式将从VMR MMR为110。
5。通过防晒霜!假定列O,减少了50%。250和300纳米光子的数量如何达到表面变化?如果你是一个防晒霜生产商,你会更关注的变化表面辐射在250或300海里吗?假设吸收截面啊,是1.15 x 10 17厘米2和3.4 x 10立方厘米250和300海里,分别和列啊,之前是350 DU减半。
第二章平流层化学的基础
在我们详细讨论平流层之前,我们首先回顾一些大气化学的基本概念和极高的科学。
2.1动力学
热力学揭示一个过程是否会自发地发生。例如,1 atrn压力,冰是稳定低于273.15 K。热力学温度升高时,显示,冰会自发地转化为水。常见的经验告诉我们,一个冰块融化的时间在室温下是几分钟。令人惊讶的是,热力学也告诉我们,钻石形成的碳是不稳定的典型大气条件下,将自发地转化为石墨。谁说,“钻石是永恒的”显然没有抬头iOS雷竞技 各种形式的碳。广告高管提出了防御的口号,然而,我们的日常经验告诉我们,从钻石转换成石墨是缓慢的,发生在时间尺度更长时间比广告高管的职业。换句话说,热力学提供了一个过程的最终结果的信息。但它没有提供的信息的过程。改变了大气的化学成分的研究,然而,知识流程的速度是至关重要的。在本节中,我们讨论决定化学反应的速度,一个字段称为化学动力学。
2.1.1一阶反应
一阶反应中,反应物自发地转变成一个或多个产品。这样的例子包括放射性衰变和异构化。一阶反应的速率等于产品的速率常数和大量的反应物X:
k是一阶反应速率常数,它的单位是秒的倒数(1)。[X],大量的X,可以表示数密度或VMR单位。如果[X J表达的分子数密度(厘米),那么速度的单位是每立方厘米每秒分子(分子厘米' s ')。如果f (X)是表示体积混合比率(VMRs),然后VMR每秒的速度(VMR s”1)。
如果没有其他的源或汇,X,然后的时间导数(X1 =反应的瞬时速度:
反应的速度始终是一个正数,所以负号表明X被消耗。
重新排列和积分方程的初始条件(2.2)的浓度X t = 0 [X]„产量的表达式[X |时间t的函数:
请注意,在任何时间间隔1 / &、| X]是减少的一个因素\ jc (1/2.72 ~ 0.368)。因此,l / k通常被称为x的c-folding时间或生命周期寿命的概念将终于在本章后面讨论。
光解阳光由紫外、可见和近红外辐射发出类似于黑体在-5700 K(看到古蒂和Yung[8],附录9)。这些太阳光子藤能量1到几electronvolts,足以打破债券在许多分子。因此,太阳能光子的吸收大气中的分子通常会导致分子分裂成碎片。这一过程,称为光解作用,是一个重要的过程在同温层。一个典型的光解的的光解反应是硝酸(HNO,):
其中高压表示一个光子的能量。
光解通常被视为一个一阶的过程,这样的速率分子分裂成碎片的产品光解频率(通常指定。/)和分子的浓度。的速率方程(2.4)是:
。/。当然,逆的单位是秒。
光解频率。/在一个给定的点在时间和空间上的整体产品的光子通量/ (a),吸收截面{X)和量子产率fi (a)。积分部分的延伸太阳光谱有足够的光子能量分离分子:
表示,所有的条款一般是波长的函数的积分。光子通量q (X)也是许多其他变量的函数,包括臭氧的总量,上方的反照率(反射率)的表面,和太阳天顶角(SZA)。吸收截面(一)往往会随温度。量子收益率英尺),一部分光子吸收导致的分裂分子,也可以是温度的函数。在大多数情况下,量子产率几乎是1,但通常少的精力充沛的截止波长附近分子的离解。更多讨论光解,见Brasseur所罗门[27 |,第4章。
如前所述,光解频率通常SZA的强大功能。SZA是太阳和点之间的角度直接坐落在观察者的头上(顶点)。因此,一个0°SZA意味着太阳直接开销,而90°的SZA意味着太阳接近地平线。SZAs大于-90°意味着太阳地平线以下,即夜间。晚上,不发生光解。应该注意的是,对于一个观察者在平流层太阳不会完全在90°以上由于观察者的伟大高度表面。相反,太阳仍然可以看到数度超过90°,日落的确切SZA取决于观察者的高度。
图2.1显示了高度的概要文件daytime-averaged光解平流层的几个重要的微量成分的频率。光解的变化频率与高度提供了信息分子的吸收截面对波长的依赖关系。例如,不,吸收可见光辐射(波长在400年和900年之间强烈海里)。因为大气中基本上是透明可见的辐射,辐射场是相当恒定的高度,和光解频率成分显示小的高度依赖。对于物种,吸收短波长紫外线辐射,另一方面,光解频率显示显著的高度依赖。这是因为O,有效吸收紫外线辐射,所以有更多的紫外线辐射高于臭氧层,导致更高的光解率比在低海拔地区。UNO的光解频率,例如,降低两个数量级以上作为一个下降从上到下平流层。
注意,地球,云,和大气辐射类似于黑体在200 - 300 K。这些陆地起源的光子波长大于~下午4点,一般不会有足够的精力去在分子打破债券。不过,这些光子的吸收可以激发转动和振动模式分子,这些光子与大气的相互作用有重要影响地球的气候。raybet雷竞技最新
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