Skýringarmynd af ósonlaginu

Fyrir nokkrum dögum var rætt hér um ósonlagið. Þar stóð myndin sem fylgir pistlinum í dag út af borðinu og rétt að birta hana áður en fyrri pistill hverfur alveg niður fyrir línuna þar sem stendur „næsta síða“,

Myndin á að sýna dæmigerðan styrk óson(s) upp í gegnum veðrahvolf og heiðhvolf. Lóðrétti kvarðinn sýnir hæð í kílómetrum, rauð lína þvert yfir myndina markar hæð veðrahvarfanna í um 10 km hæð, brúnar hrúgur með hvítu í toppinn eiga að sýna hæð Öræfajökuls og Everestfjalls. (Einnig er reynt að teikna ský þar í hlíðum). Lárétti kvarðinn sýnir hlutþrýsting ósonsins í míkróbörum. Hér höfum við ekki áhyggjur af þeirri sjaldséðu einingu, en einingin er afskaplega lítil, milljónastihluti loftþrýstings við sjávarmál. Við verðum samt að grípa til aukastafa til að koma styrk ósonsins á kvarðann.

Bláa línan sýnir hvernig magn ósons breytist frá jörð og upp í 50 km hæð. Hann nær lágmarki um eða neðan við mitt veðrahvolfið en eykst síðan hratt upp á við og nær miklu hámarki í um 20 til 30 kílómetra hæð. Þar er settur rauður grunnlitur undir. Ofar minnkar styrkurinn aftur.

Þegar „ósoneyðing“ á sér stað skerst af bláa ferlinum og þegar verst lætur myndast lágmark í hann í 20 til 25 kílómetra hæð. Líta má á dæmi síðar ef vel viðrar til þess. Það vekur sífellda furðu að svona lítið af einhverju efni geti haft þau miklu áhrif að vernda það sem neðar er fyrir hættulegum útfjólubláum geislum sólar. Ef öllu ósoni ofan við okkur hverju sinni væri safnað saman og því komið fyrir í seilingarhæð (það er í loftþrýstingi við sjávarmál) væri það teppi ekki nema um 3 mm þykkt.

Þetta ákaflega sérstaka glæra „gler“ sem lofthjúpsins er næstum því ógegnsætt á ákveðnum bylgjulengdum rafsegulrófsins. Undarlega erfitt er fyrir flesta að meðtaka það.

Kvarðar myndarinnar, ósonstyrksferillinn og fleira er tekið eftir mynd (númer 1.13) sem birtist í ágætri kennslubók í loftslagseðlisfræði og nánar er getið hér að neðan. Ég mæli með bókinni.

Bókin:

Taylor, F.W. Elementary Climate Physics, Oxford University Press, 2005, 212 síður.

Athugasemdir

[Vilhjálmur Eyþórsson, 13.4.2011 kl. 01:41]

Eitt enn, sem allt of sjaldan er talað um og menn ættu að vita: Ósón er ekkert annað en hreint súrefni, að vísu í annarri mynd, þ.e. mólekúlið inniheldur þrjú atóm í stað tveggja. Það hefur því aðra eiginleika, er m.a. eitrað. Málið er þetta: Menn virðast almennt alls ekki vita þetta og enn síður hitt, að ósón verndar ekki einungis gegn útfjólublárri geislun, heldur er beinlínis myndað af útfjólubláum geislum (og eldingum o.fl). Ég man vel eftir ósónlyktinni í ljósastofunni í Austurbæjarskólanum fyrir hálfri öld og síðan þá hef ég vitað, að þegar útfjólublá geislun kemst í snertingu við súrefni andrúmsloftsins myndast ósón. Þetta gerist að sjálfsögðu einnig efst í gufuhvolfinu þegar geislar sólar komast í snertingu við örþunnt súrefnið þar. Lagið er því jafnast við miðbaug, en við heimskautin er það þykkast á haustin þegar sólin hefur skinið á súrefnið mánuðum saman og myndað ósón. Þegar heimskautanóttin skellur á myndast að sjálfsögðu ekkert ósón og lagið þynnist þar til það nær lágmarki á vorin. En jafnvel þótt það mundi alveg eyðast efst í gufuhvolfinu þýðir það aðeins að útfjólublátt ljós kemst neðar í hnausþykkt súrefnið sem þar er. Að sjálfsögðu hlýtur það að leiða til nýrrar ósónmyndunar. Meðan sólin sendir frá ér útfjólublátt ljós mun gufuhvolfið að sjálfsöðgu mynda nýtt ósón. Eða hvað? Annars skrifaði ég grein um þetta sumarið 1999 „Úðabrúsar Eldlendinga“, nú á vefsíðu minni. 

[Trausti Jónsson, 13.4.2011 kl. 02:23]

Þakka þér fyrir Vilhjálmur, en ósonhámarkið á norðurslóðum er reyndar á vorin en ekki á haustin. Ósoneyðingarferli eru áhrifameiri eftir því sem neðar kemur í lofthjúpinn (þar er miklu, miklu meira vatn) og nær vonlaust að halda þar uppi ósonstyrknum, jafnvel þótt meira myndaðist þar ef ósonlag heiðhvolfsins hyrfi. [Hluti af núverandi ósoni veðrahvolfsins er upprunninn í heiðhvolfinu - sú uppspretta hyrfi]. Mikil ósonmyndun er í bifreiðamenguðum borgum þar sem nituroxíð auðvelda hana og rétt er að óson myndast í þrumuveðrum. Óson er eitruð lofttegund sem gengur greiðlega í sambönd við önnur efni eða tekur þátt í flóknum en mishröðum efnaferlakeðjum. Hlutar bæði ósonmyndandi og ósoneyðandi keðja taka tíma en aðrir eru örsnöggir. Í upphafi ósonrannsókna settu menn fram líkan sem skýrði myndun þess og jafnvægisástand. Það líkan tók ekki tillit til lengdarbundinnar árstíðasveiflu í flutningi á ósoni um heiðhvolfið (Brewer-hringrás). Ósonfræðin eru orðin býsnaflókin og um þau hafa verið skrifaðar margar bækur. Ég bendí sérstaklega á sérstaka skýrslu IPCC um óson og bók eftir D. L. Jacob: Introduction to Atmospheric Chemistry. Þar eru góðir og skýrir kaflar um ósonmyndun og eyðingu og hvers vegna ósonið er þar sem það er. En ég þakka áhugann.