Die Hauptgase in der Troposphäre

Wie es auch höher oben in der Atmosphäre der Fall ist, sind die Gase, die eine wichtige Rolle bei der chemischen Zusammensetzung der Troposphäre spielen, in sehr geringen Mengen vorhanden. Deshalb werden sie „Spurengase“genannt.

Typische Konzentrationen dieser Gase nahe der Erdoberfläche

H2O Wasserdampf 0.0001-0.,01
CO2 carbon dioxide 360 ppm
CH4 methane 1.7 ppm
N2O dinitrogenoxide 310ppb
CO carbon monoxide 50-500 ppb
O3 ozone 10-80 ppb
SO4 sulphate 20 ppt – 2 ppb
NO2 nitrogen dioxide 1 ppt- 10 ppb
OH hydroxyl radical 0.01-0.,1 ppt

Expressed as volume mixing ratios, i.e., das vom Gas eingenommene Luftvolumen:

  • 1 ppm= 1 Teilchen pro Million = 10-6
  • 1 ppb = ein Teilchen pro Milliarde = 10-9
  • 1 ppt= ein Teilchen pro 1000 Milliarden = 10-12

Wasserdampf und Kohlendioxid, die wichtigsten Gase in der Troposphäre der Erde

Die Grundprinzipien des Wasserkreislaufs (H2O) sind bekannt:

  • Verdampfung von flüssigem die Oberfläche
  • Kondensation
  • Wolkenbildung
  • Niederschlag

Die durchschnittliche Verweilzeit von Wasserdampf in der Atmosphäre liegt in der Größenordnung von zehn Tagen, was sehr kurz ist., Dies erklärt die großen Unterschiede in der Menge an Wasserdampf (und so Niederschlag) zwischen verschiedenen Orten auf der Erde auftreten. Obwohl Wasser in der Atmosphäre wenig oder nicht von der Chemie beeinflusst wird, spielt es eine große Rolle bei der Oxidation mehrerer atmosphärischer Verbindungen.

Kohlendioxid (CO2) hat eine sehr lange Lebensdauer in der Atmosphäre (mehrere Jahrhunderte). Sein Mischungsverhältnis ist in der Troposphäre und in der Stratosphäre nahezu homogen.

Das Vorhandensein von Kohlendioxid ist stark mit dem Leben auf der Erde verbunden., CO2 ist eigentlich für das Pflanzenwachstum notwendig, da der Kohlenstoff in Pflanzen und Tieren ausschließlich aus atmosphärischem CO2 stammt. Und die Hauptquelle für atmosphärisches CO2 ist der mikrobielle Abbau von organischem Material. Menschliche Aktivitäten beeinflussen jedoch auch die Konzentration von Kohlendioxid.

Wie Wasserdampf ist CO2 chemisch nicht aktiv.

Relativ häufig vorkommende troposphärische Gase

Lachgas (N2O) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind weitere Beispiele für relativ häufig vorkommende Gase., Sie sind nicht chemisch aktiv in der Troposphäre, aber sie spielen eine wichtige Rolle in der stratosphärischen Chemie.

Aufgrund der zahlreichen und komplexen chemischen und physikalischen Prozesse ist es wichtig, das globale Budget weniger reichlicher, aber reaktiver Gase zu kennen und das Verhalten und die Verteilung dieser Gase zu verstehen, aber schwierig.

Treibende Kräfte hinter dieser Chemie ist die Sonnenstrahlung, insbesondere im nahen Ultraviolett (UV-A und UV-B) und in geringerem Maße auch im sichtbaren Bereich., Sonnenstrahlung kann in der Tat chemische Moleküle „aufbrechen“ (dissoziieren). Die Troposphäre ist durch die stratosphärische Ozonschicht vor der härtesten ultravioletten Strahlung geschützt.

Trotz dieser effizienten Filterung schädlicher UV-Strahlung kann die Sonnenstrahlung beispielsweise Ozon-und Stickstoffdioxidmoleküle in der Troposphäre noch aufbrechen. Diese Dissoziationsprozesse initiieren eine komplexe Reihe chemischer Reaktionen, die beispielsweise zur Produktion von Radikalen wie dem Hydroxylradikal (OH) führen., Dieses Radikal spielt eine entscheidende Rolle, da es für die Oxidation vieler an der Erdoberfläche emittierter Gase verantwortlich ist, die sich sonst in der Troposphäre ansammeln würden.

Man sagt, dass das Hydroxylradikal das „Reinigungsmittel“ der Atmosphäre ist.