M Mj g我RTTz734 dT 7
我们现在看到的光分子,与Mi远低于环境或意味着大气分子量M我们有一个强大的浮力为扩散空间。当分子混合比是常数,dfi / dz = 0,剩下的浮力项通常被称为极限通量。
7.4表面沉积
7.4.1表面沉积损失率
表面沉积损失率术语Sdi(分子厘米~ 3 s_1)取决于大气粒子的数密度,沉积到表面上。它可以写成倪是密度、数量和vi是我测量的粒子速度正面向下的方向。扩大上述衍生到它的两个组成部分我们可以写dni dvi
如果我们考虑沉积到表面的大气层表面上方,那么沉积速度在z1表面边界,等于干沉积速度,vdi,虽然在上边界,z2,层的零。从eqn(7.28)我们可以约写的损失率较低的层的边界
H Z2 -子,倪是大气分子数密度,我表面和H是大气的数字密度标高。我们可以得到一个表面沉积通量Fdi(分子厘米~ 2 s_1)从表面沉积速度(cm / s)表示
分子 |
T (°C) |
800年 |
500年 |
300年 |
One hundred. |
0 |
二氧化硫 |
0 |
980年 |
980年 |
980年 |
990年 |
1000年 |
二氧化硫 |
25 |
120年 |
130年 |
160年 |
370年 |
1000年 |
O3 |
0 |
550年 |
610年 |
700年 |
1000年 |
3000年 |
O3 |
25 |
One hundred. |
110年 |
130年 |
320年 |
950年 |
二氧化氮 |
0 |
3800年 |
3800年 |
3900年 |
4300年 |
9500年 |
二氧化氮 |
25 |
120年 |
130年 |
160年 |
480年 |
2800年 |
过氧化氢 |
0 |
390年 |
420年 |
460年 |
610年 |
980年 |
过氧化氢 |
25 |
80年 |
90年 |
110年 |
250年 |
640年 |
一氧化二氮 |
0 |
980年 |
980年 |
980年 |
990年 |
1000年 |
一氧化二氮 |
25 |
One hundred. |
110年 |
140年 |
340年 |
1000年 |
NH3 |
0 |
1500年 |
1500年 |
1500年 |
1500年 |
1500年 |
NH3 |
25 |
70年 |
80年 |
One hundred. |
310年 |
2600年 |
定义一个一阶,n,损失率(s在表面
Tldi
Tdi在哪里意味着一生的分子沉积。
7.4.2干沉积速度
气体的沉积速度通常是来自一个公式类似于电路欧姆定律
Ra空气动力阻力由湍流,Rb被称为quasilaminar边界层阻力,通常显著小于Ra(典型值50 m - 1),和Rc吸收引起的总表面电阻是由植被、土壤、水或冰。相当大的努力一直放置在评估钢筋混凝土
Rc Rveg + Rsoil + Rwater /冰- (7.41)
植被阻力(气孔阻力)是由太阳能通量(W m - 2)事件在植被和地表的空气温度。因此,分子之间有一个反馈机制控制辐射场和辐射对大气成分的间接影响植物吸收。在表7.2中给出了典型值的总表面电阻落叶林的函数下降太阳能通量对各种分子。
在表7.3中给出了电阻土壤吸收并沉积到水/冰的表面。对于广大的水域,干沉积(而不是删除
分子 |
土壤 |
水/冰 |
二氧化硫 |
125年 |
227年 |
O3 |
400年 |
2000年 |
二氧化氮 |
600年 |
105年 |
硝酸 |
10 |
10 |
二氧化氮 |
600年 |
105年 |
没有 |
105年 |
105年 |
有限公司 |
2000年 |
2.0 x 104 |
H2 |
2650年 |
3 x 104 |
一氧化碳 |
280年 |
110年 |
H2 O2 |
110年 |
One hundred. |
雨)的气体主要是依赖于水溶性。吸收气体的土壤主要是依赖于土壤生物活性,尽管其他因素如温度、酸度、水分也很重要。气体和表面反应(O3, NO2),高度和气体溶于水(硝酸、SO2、过氧化氢)更好的隔离的表面,而惰性气体(CO)的表面沉积率相对较低。
如果我们有一个表面沉积速率控制的特定分子我每年Tg(1012克),然后我们可以表达这方面的一个意思是沉积速度,反之亦然
= Lid1012NA Vtd 3.15 x I0rnfiMiAd 1 ' '
其中n是大气数密度(等于洛施密特数2.687 x1019 cm-3 STP), fi分子的混合比,NA = 6.0224 x 1023阿伏伽德罗常数,Mi是分子量,广告总沉积面积。为例,对H2平均56 Tg第一年的全球土壤沉积速率,与全球土壤覆盖层作为全球70%的土地面积广告= 0.70 Ai,地球陆地面积的Ai = 1.5 x 1018 cm2, n = 2.55 x 1019分子cm-3 (288 K),和fi = 530 ppbv我们获得0.038厘米的沉积速度s - 1对应的土壤阻力2650年代m - 1或5.1土壤沉积通量Fdi X1011分子cm-2 s - 1。在全球范围内,这对应于1.06 x 1011的平均地表通量分子cm-2 s - 1, 1 - 0.0078厘米的沉积速度,对应的损失率7.8每秒s - 1对1公里大气层。
对流层高度溶于水的气体可以通过清除移除大气中的雨滴。他们的去除率取决于云的形成和降水。一氧化碳气体如硝酸、HNO4, CH3OOH和过氧化氢对因雨取消居留时间相对较少的10天,
分子 |
Tg第一年 |
分子1厘米2 s |
h2 |
51 |
9.72 xl0lu |
甲烷 |
600年 |
1.44 x 1011 |
有限公司 |
2800年 |
3.78 x 1011 |
一氧化二氮 |
25 |
2.17 x109 |
二氧化碳 |
26 |
2.25 x109 |
二氧化硫 |
150年 |
8.93 x 109 |
相比之下,说O2的居留时间订的105年。因此,对于这些可溶性气体10 ~ 6是典型的因雨取消率。
7.5表面发射
有自然和人为排放源在地球表面的分子。通过海洋蒸发的水汽进入大气,植物的蒸腾作用,从火山喷射。二氧化碳,甲烷,一氧化二氮、氢、氨、例如,是由许多自然过程和相关生物周期工业活动。
表面发射术语如果可以写成表面的排放通量,范,dt J e dz
如果我们正在考虑从一个表面发射到大气层,我们可以近似的导数通量层中
Sei = -flUX2 flUXl (7.44)
在z2的上边界层和z1是较低的。对于表面发射我们可以设置flux1 =范,其中范是表面通量和flux2 = 0,因此层内的产量是由表面发射
z2 - z1表面通量
宽层发出每秒的分子层
大气产量无关层的宽度的选择,因为例如加倍层宽度仅仅部分产量,但生产是分布在两倍的气氛。
如果我们有一个特定分子的表面发射率Lei我每年在Tg(1012克),然后我们可以表达这种表面通量,范的分子厘米~ 2 s_1通过p。- ^ 1 ql2jva(48) 7日
Na阿伏伽德罗常数,Mi是分子量,Ae是总排放的表面积。在表7.4中给出的估计全球各种气体的发射率。
7.6光解
光解、光离解分子的分裂分子的辐射。光离解的过程是一种分子吸收一个光子的足够的能量来克服债券持有组成原子核在一起。债券起源于共享电子的原子提供一个电场,克服排斥力的带正电的原子核。一个分子或原子的光电离的过程是一个分子或原子吸收光子的能量足够高去除束缚电子,从而形成积极的电荷离子。
7.6.1光解率
光解速率每秒,j,在高空z在时间t的生命周期的倒数分子光解发生之前,是由j (z, t) = f“外汇(z, t) p0 (t) SQXax (z) x (z) d \美元(7.49)
其中SqX是太阳辐照总量或太阳常数,外汇是增强因素,p0 (t)是太阳天顶角的余弦值。的吸收截面温度,斧头可以依赖可以量子产率$ x,代表的概率,如果一个分子吸收光子photodis-sociated。
如果没有地球大气层反射辐射的空间在一个特定的波长,因为例如吸收是如此强大,那么只有向下光子通量所以fx = 1顶部的气氛。如果我们没有大气吸收或者只是表面反射,散射表面反照率为0.5,然后在所有海拔fx = 1.5。最后,如果我们包括反射表面和大气之间的多次散射,增强因子可以超过2.0。因此,多次散射和表面反射可以提高大气分子的光解速率,同时吸收其他分子减少了太阳辐射的增强因子。我们注意到顶部的增强因子的最大值
波长(nm)
波长(nm)
7.2浮动的。顶部的光解作用增强因子fx全球意味着地球的大气条件。
大气是3.0 (§6.7)。这是因为我们总结光子从四面八方,扩散和直接见eqn(6.135),事件在一个元素包含分子体积。
在图7.2中所示顶部的增强因子fx太阳紫外辐射的大气。全球平均条件的增强因子计算太阳天顶角x,由j = cos (x) = 0.5和行星反照率为0.33,基于radiative-convective 1维模型(Var-davas和卡佛1984),其中包括云和瑞利散射,分子吸收0.1,平均地表反照率。
土壤质素量子产率
以不同的方式定义的量子产率是根据其使用。下面列出的一些定义:
反应分子数每秒每秒量子吸收或分子数量的产品
数量的量子吸收
如果量子产率小于1表明,去激发分子发生的其他进程(如碰撞)之前发生光解。如果量子产率大于1,表明连锁反应。
根据光子波长,分子可以分离成不同的产品。在这种情况下,我们可以添加各种光解率,对应于不同的光谱区域,获得总光解率。如果分子可以分离不同的产品相同的光谱区间,然后为每个可能的结果我们可以定义一个概率的产品,或分支比,所以,分支比率之和是团结。
在附录B(表B.2和B.3)给出重要的光解各种分子的光谱间隔,总光解率,和光解为光解渠道产品和利率。给出的电离率高层大气的主要成分,和电离产品(表责任)。
7.6.3 O2光解
吸收可见光和紫外线辐射的分子发生通过vibrational-rotational子层次的电子状态之间的转换。理想化的势能曲线的一些电子的O2图7.3所示。光离解的氧气可以通过转换发生从激发态的电子基态Xto A3£+和B3£。符号是类似于电子的原子和S, P D••,取而代之的是E, n, A•••(见赫兹伯格1950)。光离解从约束水平可以通过转换发生的连续区域兴奋的电子态。然后超过和分子离解极限。光离解也会发生从束缚束缚电子转换如果有排斥电子状态(离解连续体)与vibrational-rotational交互能级上的电子状态的转换。这称为预离解和它涉及非辐射的过渡vibrational-rotational水平上限的电子态的离解连续的状态。预离解的概率增加的势能vibrational-rotational水平上电子态的过渡是高于潜在曲线的交叉点的排斥和上层电子状态过渡。从Xto的离解连续状态转换a3 +(禁止赫兹伯格系统)导致氧气分子的离解通过通道
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