7 grzechów cywilizacji

- zanieczyszczenia powietrza (kwaśnie deszcze)

-zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi

- promieniotwórczość w środowisku

- dziura ozonowa

- zmiany krajobrazu

- redukcja bioróżnorodności

-zmiany klimatu.

7,3 mld ludzi na świecie, wiek świata 13,7 mld lat

Bilans epoki industrialnej:

- lawinowy rozwój nauki i kumulacja wiedzy

-skok technologiczny

-rosnące dysproporcje ekonomiczne między "północą" a biednym "południem"

-wybujały konsumeryzm (np. wymiana komórek co parę miesięcy)

-rabunkowa eksploatacja ekosfery globalnej

-globalne zmiany środowiska.

Skąd wzięły się pierwiastki cięższe od żelaza?

Pierwiastki cięższe od żelaza powstały poprzez wychwyt neutronów i rozpad promieniotwórczy/. Proces "s" slow - jądro promieniotwórcze zdąży się rozpaść zanim połknie następny neutron/

Proces "r" rapid - szybkie kolejne wychwyty neutronów.

Z neta:

Ze specyficznych jądrowych reakcji np. w jądro żelaza uderza neutron i następuje rozpad promieniotwórczy. Pierwiastki cięższe od żelaza powstały już tylko podczas wybuchów supernowych i stąd się bierze ich mniejsza obfitość od pierwiastków pochodzących z pierwotnej syntezy w chwilkę po Wielkim Wybuchu.

W chwili Wybuchu Supernowej powstaje wiele izotopów różnych pierwiastków, nawet cięższych od Ołowiu. Właśnie tym sposobem powstał występujący na Ziemi uran i tor — ten pierwszy jest powszechnie wykorzystywany w dzisiejszych reaktorach jądrowych, ten drugi brany jest za jego następcę w reaktorach jądrowych w niedalekiej przyszłości. Wszystkie dziś odkryte super-cięzkie pierwiastki są izotopami krótkożyciowymi. Ich jądra zawierające nawety sto i więcej protonów i prawie dwa razy tyle neutronów są tak niestabilne, że albo ulegają przemianom promieniotwórczym w lżejsze izotopy, albo po prostu samoistnie się rozszczepiają na fragmenty (zjawisko SF — Spontaneus Fission).

Jak stary jest Układ Słoneczny i skąd to wiemy?

4,568 mld lat +- 0,001 Ga odpowiedzi dostarczają fizycy

Bada się wiek poszczególnych minerałów - cyrkon jest najstarszym minerałem ok 4 mld lat.

Od tego momentu można zmierzyć wiek układu planetarnego - wtedy zaczynają cykać „zegary", czyli mniej stabilne izotopy pierwiastków.

Takie właśnie minerały odkryto w półtorakilogramowym węglowym chondrycie - meteorycie znalezionym w 2004 roku na Saharze. Były to tzw. inkluzje - bogate w wapno i aluminium okruchy materii o rozmiarze od milimetra do centymetra, które powstały właśnie w pierwotnym dysku protoplanetarnym.

Naukowcy z Arizona State University dokonali oceny wieku tych minerałów metodą izotopową - mierząc proporcje izotopów ołowiu zawartych w inkluzjach ocenili wiek minerałów na prawie

Wiek Ziemi, jedynej znanej nam planety na której występuje życie, szacowany jest na 4,5 miliarda lat. Należy ona do Układu Słonecznego liczącego niewiele więcej, bo ok. 5 miliardów lat. Słońce powstało w wyniku kondensacji istniejących w przestrzeni kosmicznej chmur materii, natomiast planety powstały z ciężkich pierwiastków powstałych w wyniku wybuchu supernowej.

Większość planet Układu Słonecznego nie nadaje się do zamieszkania przez życie podobne do tego, które znamy. Są albo zbyt zimne albo zbyt gorące żeby występowała na nich płynna woda; wiele z nich jest pozbawionych atmosfery. Planety większe od Ziemi często mają zbyt gęste atmosfery, mniejsze łatwo je tracą

Rola biosfery w odniesieniu do tlenu?

Najważniejszą funkcją lasów jest ochrona klimatu. Są one wielkimi fabrykami tlenu. Rośliny w procesie fotosyntezy pobierają z powietrza dwutlenek węgla, a oddają życiodajne dla reszty ziemskich organizmów O2. Jedna dorosła sosna „produkuje” tlen niezbędny do życia trzech osób! Łącznie lasy Ziemi zaspokajają połowę zapotrzebowania na tlen wszystkich ludzi i zwierząt, produkując go rocznie około 26 mld ton. Lasy także absorbują dwutlenek węgla - jeden hektar lasu wchłania rocznie 140-250 ton CO2.

Rola biosfery w systemie klimatycznym jest nadal niezbyt dobrze zrozumiała. Na biosferę składają się żywe organizmy zamieszkujące lądy i morza. Stanowią one element systemu klimatycznego, odgrywający ważną rolę w obiegu węgla. Ponadto roślinność lądowa wpływa na wielkość promieniowania i odbicia, bilans ciepła, wilgotność, a także wymianę energii - czyli czynniki kształtujące klimat. Ze względu na złożoność procesów biologicznych naukowcy mogą jedynie bardzo ogólnie oszacować rolę biosfery w systemie klimatycznym. Trzeba będzie przeprowadzić jeszcze wiele badań, aby określić ilościowo udział biosfery w zmianach klimatu.

Historia atmosfery:

1. atmosfera pierwotna

2. atmosfera wtórna

3. atmosfera ożywiona

Kiedy i jak powstało życie na Ziemi?

Życie na Ziemi zaczęło się 3,5 mld lat temu. Z wyjątkiem ostatnich kilku tysięcy lat, historia życia na Ziemi jest rekonstruowana metodami pośrednimi.

Stromatolity to skały węglanowe złożone z cienkich lamin węglanu wapnia wytrąconego z wody morskiej jako efekt uboczny życia sinic. Występują od archaiku do dziś, ale szczególnie liczne były w proterozoiku. Należą do najstarszych śladów życia na Ziemi. Występują w postaci warstw, izolowanych lub połączonych ze sobą kopułowatych form wzrostowych oraz form poligonalnych o laminach ugiętych miseczkowato. Najstarsze stromatolity pochodzą sprzed 3,5 mld lat, znaleziono je w południowej Afryce (grupa Sebakiwian) oraz w Australii.

Sinice zapoczątkowały fotosyntezę na Ziemi, w wyniku produkowanych związków następowała modyfikacja wtórnej atmosfery w oddziaływaniu z formującą się biosferą.

Siły działające w atmosferze:

1. Siła grawitacji

 zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się

2. Siła gradientu ciśnienia

• W pionie związana z siłą grawitacji

• W poziomie związana z nierównomiernym rozkładem masy- poziome gradienty są dużo mniejsze niż pionowe. Stopień baryczny wynosi 1 hPa/ 8m, gradient ciśnienia 10hPa. Konsekwencją niezrównoważonych sił jest ruch powietrza:

a) WIATR GEOSTROFICZNY określa kierunek i prędkość ruchu cząstki powietrza

odbywającego się w warunkach w których pozioma siła gradientu ciśnienia jest

równoważona przez siłę Coriolisa (równowaga gesostroficzna).

Jest zazwyczaj dobrym przybliżeniem wiatru powyżej warstwy granicznej

atmosfery. Wieje wzdłuż izobar. , wiatr wieje zazwyczaj równolegle do linii takiego samego ciśnienia

b) WIATR GRADIENTOWY układ wyżowy (wyż w centrum a ciśnienie spada na zewnątrz) oraz układ niżowy (niż w środku układu a ciśnienie rośnie za zewnątrz układu), układ dąży do równowagi, wiatr wieje z wyżu do niżu.

c) WIATR CYKLOSTROFICZNY dla niskich szerokości geograficznych siła Coriolisa jest bardzo mała, w tropikach nie ma cyrkulacji wyżowej

d) WIATR IZALLOBARYCZNY wyż i niż stacjonarny, bardzo rzadko się zdarza, najczęściej układ się porusza a nie jest nieruchomy. Wiatr gradientowy oraz jego szczególne przypadki (wiatr geostroficzny i cyklostroficzny) są ruchami powietrza w stacjonarnym polu barycznym, oznacza to brak zmian ciśnienia w czasie.

W rzeczywistości rzadko mamy do czynienia ze stabilnymi układami barycznymi i stacjonarnym ruchem powietrza. Wyże i niże baryczne przemieszczają się. Prędkość ruchu cząstek powietrza względem powierzchni Ziemi jest więc sumą prędkości wiatru gradientowego i prędkości całego układu barycznego. Mówimy, że występuje dodatkowa składowa prędkości wiatru wynikająca z niestacjonarności układów barycznych.

3. Siły bezwładności wynikające z ruchu obrotowego Ziemi:

• Siła odśrodkowa (zwykle łączy się z siła grawitacji)

• Siła Coriolisa (działa tylko na ciała będące w ruchu)

efekt występujący w obracających się układach odniesienia. Dla obserwatora pozostającego w obracającym się układzie odniesieniaobjawia się zakrzywieniem toru ciał poruszających się w takim układzie. Siła Coriolisa jest siłą pozorną, występującą jedynie w nieinercjalnych układach obracających się. Dla zewnętrznego obserwatora siła ta nie istnieje. Dla niego to układ zmienia położenie a poruszające się ciało zachowuje swój stan ruchu zgodnie z I zasadą dynamiki.

Siła ta wyrażona jest wzorem:

Skutki siły Coriolisa:

- odchylenie od linii prostej toru ruchu ciała poruszającego się,  

- odchylenie swobodnie spadających ciał w kierunku wschodnim,

- masa powietrza wędrująca od równika do bieguna odchyla się w prawo na półkuli północnej, natomiast w lewo na półkuli południowe.

4. Siły lepkości

a) lepkość molekularna - związana jest z pionowym przekazem pędu, wiąże się z transportem pędu w poprzek przepływu na skutek termicznego ruchu cząstek

b) lepkość turbulentna - związane z ruchami turbulentnymi w atmosferze

warstwę atmosfery, w której występują znaczne pionowe gradienty nazywamy strefą tarciową. Powyżej tej warstwy występuje atmosfera swobodna.

> 500m swoboda atmosferyczna- Geostrohic layer- wieje wiatr geostroficzny

<500 m duży wpływ powierzchni Ziemi, warstwa graniczna - Planetary boundary layer.

5. Siła tarcia- na wiatr występujący przy pow. Ziemi działa również tarcie o podłoże (tarcie zewnętrzne) oraz tarcie o sąsiednie warstwy powietrza (tarcie wewnętrzne), wynikające z zaburzeń turbulencyjnych ruchu i lepkości powietrza. Tarcie wpływa na ruch powietrza układ dąży do równowagi trzech sił: Coriolisa, tarcia i wiły wynikającej z gradientu ciśnienia.

Spirala Eckmana -wynik oddziaływania mas powietrza z powierzchnią Ziemi, przyrost prędkości rośnie z wysokością i skręca w prawo.

Cyrkulacja atmosfery

Przyczyną krążenia, czyli cyrkulacji powietrza w troposferze, są różnice w ogrzewaniu powierzchni Ziemi uzależnione od stref oświetlenia Ziemi. Różnice w ogrzewaniu powierzchni, wywołują różnice w ogrzewanie powietrza. Powietrze ciepłe - jako lżejsze od zimnego - unosi się do góry, a zimne opada na dół. Jest to zjawisko fizyczne zwane prądem konwekcyjnym. Siły wymienione wyżej również przyczyniają się do cyrkulacji.

Zachowanie momentu pędu

- konsekwencja równoważenia się zachodu i wschodu, układ się obraca z zachodu na wschód i tam zachodzi prawo zachowania momentu pędu,

- zachowany musi być wektor pędu.

Lokalnie masy powietrza o różnych temperaturach, gęstością, siłą ciężkości i wynikającą z poziomego gradientu występuje:

- FRONT ATMOSFERYCZNY - linia oddzielająca masy powietrza ciepłego i zimneg,

-MONSUNY - są to wiatry charakteryzujące się tym, że zmieniają kierunek na przełomie lata i zimy oraz zimy i lata. W półroczu letnim monsuny wieją z morza na ląd, w zimie z lądu na morze. Powstają w wyniku dużych różnic temperatur a w związku z tym ciśnienia między lądem a morzem. Monsuny najsilniej rozwijają się w strefie południowych wybrzeży Azji. Występują również w Afryce i płd. Australii.

-WIATRY MIEJSCOWE - powstają one pod wpływem oddziaływania lokalnych warunków fizjograficznych. Przyczyny powstawania tych wiatrów mogą mieć charakter termiczny lub dynamiczny. Do wiatrów miejscowych można m.in. zaliczyć: bryzy, wiatry dolin i gór, fen (wiatr halny), wiatr bora ( silny porywisty i chłodny wiatr, wiejący w dół po zboczach niskich, przymorskich części gór w stronę znacznie cieplejszego morza).

-BRYZY - są to wiatry występujące na wybrzeżach mórz i wielkich jezior, wiejące od obszaru chłodniejszego do nagrzanego. Zmieniające kierunek dwa razy na dobę. Wiatr wiejący w ciągu dnia (od ok. 10 rano do zachodu Słońca), z morza na ląd, jest bryzą morską, a wiejący w nocy, z lądu na morze, bryzą lądową.

Cyrkulacja atmosfery:

1. zestaw równań w postaci równań ciągłości, opisujące zasadę zachowania masy i pędu dla poruszającego się płynu. Według nich zmiany pędu elementu płynu zależą jedynie od zewnętrznego ciśnienia i wewnętrznych sił lepkości w płynie.

Ogólne równanie ruchu

$$\rho*\frac{V}{t} = g*\rho + \frac{1}{\rho}\nabla*p + \rho 2\text{ωVsinφ} + \tau$$

$\frac{V}{t}$- a - przyspieszenie

g * ρ- grawitacja

$\frac{1}{\rho}\nabla*p$- poziomy gradient ciśnienia

ρ2ωVsinφ- siła Coriolisa

τ- siła tarcia

2. Równanie stanu powietrza

pV=nRT

n - liczba moli powietrza

$p = \frac{\rho}{M_{\text{cz}}*\text{RT}}$ $R_{\text{pow}} = \frac{R}{M_{\text{cz}}}$

3. Równanie adiabaty - zmiany temp. powietrza w trakcie zmian ciśnienia dla powietrza suchego, nie ma wymiany energii z otoczenia

$\frac{T}{T_{0}} = \left( \frac{p}{p_{0}} \right)^{k}$, gdzie $k = \frac{\text{Cp} - \text{Cv}}{\text{Cp}} = 1 - \frac{1}{K}$, Cp - ciepło właściwe, przy ciś= const, Cv- ciepło właściwe przy obj= const.

$$K = \ \frac{\text{Cp}}{\text{Cv}}$$

4. Równanie ciągłości - zmiana gęstości w czasie

$$\frac{\rho}{t} = \frac{v\rho_{1}}{h} - \frac{v\rho_{2}}{h}$$

Strefa konwergencji -silne ruchy konwekcyjne powietrza do góry, powstają chmury itp. To swoista fizyczna granica pomiędzy półkulami trudna do przeniknięcia.

Woda H2O

- analogi chem. : H2S,H2Se, H2Te

-gęstość 1 g/cm3, woda morska 1,03 g/cm3

-max ciepło właściwe (wyjątek:ciekły NH3 i ciekły H2)

- max ciepło topnienia( wyjątek ciekły NH3 i H2)

- najwyższe napięcie powierzchniowe ze wszystkich cieczy, największa przewodność cieplna

-anormalna rozszerzalność cieplna-  zjawisko fizyczne polegające na zmniejszaniu się objętości wody w miarę wzrostu temperatury w przedziale od 0 stopni Celsjusza do 4 stopni Celsjusza (jednocześnie wiąże się to ze wzrostem gęstości wody) a od 4 do 100 stopni rośnie

Wilgotność powietrza, miary zawartości wilgoci w powietrzu:

- wilgotność bezwzględna

- stosunek mieszania r_w= m_w/ m _pow [kg/kg]

-wilgotność właściwa q= m_w/ (m_w+ m _pow) [kg/kg]

- wilgotność względna RH = (p_e/p_NAS) *100

Para nasycona P_NAS para w równowadze termodynamicznej z cieczą w danej temo\p. [hPa], prężność pary nasyconej zależy od: T, zawartości subst. Rozpuszczonych i geometrii pow. parującej. Dla roztworu wodnego:

P_NAS= m_w/(m_w+m_s) * P⁰_NAS, mw - masa czystej wody, ms- masa rozpuszczonych substancji. Prężność pary nasyconej nad kroplą wody jest większa od prężności pary wodnej nasyconej nad pow. płaską i rośnie ze zmniejszeniem się rozmiarów kropli.

Kondensacja pary wodnej może wystąpić jako wynik następujących procesów:

a) ochłodzenie przez przewodnictwo (ochłodzenie pow. ziemi , radiacyjne -> lokalne przesycenie (rosa, szron))

b) ochładzanie radiacyjne - wolny proces i przebiega z przewodnictwem - mgła radiacyjna

c) ochładzanie adwekcyjne , ochładzanie przyziemnych warstw ciepłego powietrza napływającym zimnym- mgła adwekcyjna, lub ochładzanie wskutek mieszania się dwóch mas powietrza,

d)ochładzanie adiabatyczne - wznoszące się powietrze oziębia się adiabatycznie wskutek rozprężania

e)kondensacja w wyniku mieszania dwóch mas powietrza.

Gradient sucho-adiabatyczny dT/dz=γ_s= -g/Cp = 1°C/100m

Gradient wilgotno-adiabatyczny dT/dz= γ_w= γ_s+ (L*dp)/(Cp*dz), dla 20°C - γ_w= 0,44 °C/100m, dla 0°C - γ_w= 0,66 °C/100m

Bilans radiacyjny Ziemi

Model I

Wynika z niego wyliczenie temp. radiacyjnej T _R =256,8K = -16,3°C

Gdyby Ziemia była pozbawiona atmosfery byłaby to temperatura powierzchni.

Uproszczony bilans radiacyjny

$$\frac{\text{So}(1 - A)}{4} = \text{ft}*\delta*T_{S}^{4}$$

So-promieniowanie słoneczne,

ft- efektywny współczynnik transmisji, 0,61

δ- stała Boltzmana,

Ts- temp powierzchni, Ts=288 K (+15°C)

A- albedo Ziemi, 0,28

Model II

Zakłada się, że szyba zachowuje sie jak ciało doskonale przeźroczyste dla promieniowania słonecznego i jak ciało doskonale czarne dla promieniowania długofalowego- z Ziemi. Przyjmuje zbyt duże uproszczenia, temp. Ts= 32°C

Model III (duży schemat promieniowania)

Bilans promieniowania dla 3 poziomów: pow. Ziemi, atmosfera, szczyt atmosfery,

Z równania Stefana -Boltzmana: Qs=δ*Ts⁴ -> Ts= 288K(+15°C)

Globalny potencjał cieplarniany GWP Global Warming Potential,

To stosunek scałkowanego w czasie efektu zmian skumulowanego wymuszenia radiacyjnego wywołanego wprowadzeniem do atmosfery 1kg (mola) gazu czynnego w efekcie cieplarnianym do efektu wywołanego w tym samym czasie przez wprowadzenie 1 kg(mola) CO2.

wskaźnik ten został wprowadzony w celu ilościowej oceny wpływu poszczególnych substancji na efekt cieplarniany, odniesiony do dwutlenku węgla (GWP=1) w przyjętym horyzoncie czasowym (zazwyczaj 100 lat), antropogeniczne gazy cieplarniane dwutlenek węgla CO2, metan CH4, podtlenek azotu N2O, czterofluorek węgla CF4, szceściofluorek siarki SF6.

Udział w naturalnym efekcie cieplarnianym mają : para wodna (64%), CO2 (22%), O3 (8%), podtlenek azotu N2O, metan CH4.

Co się stanie gdy usuniemy niekondensujące gazy cieplarniane?

Temp spadnie w ciągu 20 lat do -20°C. Mamy naturalny efekt cieplarniany, dlatego temp pow Ziemi nie jest -15 °C tylko +15°C, bo mamy w atmosferze naturalnie gazy cieplarniane jak :CO2 czy para wodna. Więc w na przestrzeni ostatnich lat jest zachowana w atmosferze równowaga, ale na obserwowane od połowy XXw, że średnia temp atmosfery przy pow ziemi i oceanów podniosła się.

Średni wzrost temperatury powietrza w latach 1906-2005 w pobliżu powierzchni Ziemi wyniósł 0,74 ±0,18°C^.Istotą problemu związanego z wyjaśnieniem globalnego ocieplenia jest ustalenie w jakim stopniu na to zjawisko wpływa działalność człowieka, a w jakim czynniki naturalne. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC) uważa, że „większość obserwowanego wzrostu średniej temperatury globalnej od połowy XX wieku spowodowana jest najprawdopodobniej antropogenicznym wzrostem koncentracji gazów cieplarnianych poprzez efekt cieplarniany. W XX wieku czynniki naturalne, takie jak aktywność słoneczna i wulkany, spowodowały łącznie tylko niewielkie ocieplenie w stosunku do okresu sprzed rewolucji przemysłowej^. Wnioski te poparło ponad 45 stowarzyszeń i akademii naukowych^{[A 5]}, wliczając wszystkie narodowe akademie nauk 8 najbardziej uprzemysłowionych państw.

Podsumowane przez IPCC prognozy modeli klimatycznych wykazują, że średnia temperatura globalna powierzchni Ziemi podniesie się w XXI w. o 1,1-6,4 °C. Rozrzut w szacunkach wzrostu temperatury jest spowodowany przyjęciem różnych scenariuszy z odmiennymi założeniami emisji gazów cieplarnianych i używaniem modeli prognostycznych, które nieco inaczej przewidują zmiany klimatyczne. Pomimo że większość badań skupia się na zmianach do roku 2100, to ocieplenie i wzrost poziomu morza trwać może ponad tysiąc lat, nawet w przypadku ustabilizowania się gazów cieplarnianych. Opóźnienie w przywróceniu równowagi to skutek dużej pojemności cieplnej oceanów

Stała słoneczna, energia ze słońca 1367 M/m2

Dlaczego nie obserwujemy wzrostu stężenia O2 w atmosferze? To nie wiem dokładnie

Średni czas życia dla oceanicznej materii organicznej jest rzędu tygodnia, natomiast materii kontynentalnej jest rzędu 10 lat . Dlatego NPP (produkcja pierwotna netto) jest większa na kontynencie niż w oceanie.

Więcej O2 jest dodawane do otoczenia niż usuwane z niego, a za to mniej CO2 i H2O.

Kumulacja O2 w atmosferze -> powstawanie paliw kopalnych

Wykorzystywanie paliw kopalnych-> redukcja tlenu . Bilans jest na zero dlatego nie ma wzrostu O2.

Obieg azotu w przyrodzie

Transformacja azotu w org. żywych:

-wiązanie azotu

-hydroliza

-nitryfikacja

-denitryfikacja

Transformacja azotu w procesach nieorg:

-rozkład N2O w stratosferze efekt 2 O3->3 O2

- wiązanie azotu w wyładowaniach atmosferycznych N2 +O2->2NO

-spalanie paliw kopalnych 3 NO2+ 3 H2O->2HO3(opad kwaśny deszcz)+NO

Cykl hydrologiczny:

Ocean światowy 97,5% masy całej hydrosfery

Woda słodka 2,5%, z tego 95% uwięzionej wody w lodowcach.

Czynniki wymuszające cyrkulację oceanu: różnica gęstości, siła Coriolisa, wiatr, morfologia dna.

9-120 *10³ km ³ H2O opadów spada na tereny zaludnione, faktycznie do wykorzystania mamy tylko z tego 9-12*10³ km ³ H2O

1kg chleba - 8-10 m³H2O

Zużycie wody USA 380 m³/osobę

Afryka 30 m³/os

TENORM - poziom promieniotwórczości w jakimś materiale został podniesiony na skutek działalności człowieka

Typy wód

Typ A zawiera rad oraz bar

Typ B zawiera rad oraz siarczany

Dozymetria - ilościowe określenie oddziaływania:

Dawka pochłonięta D - energia promieniowania jonizującego pochłonięta w jednostce masy ośrodka

D=dE/dm [Gy] grey= J/kg

Dawka równoważna Hr - umożliwia ocenę skutku biologicznego narażenia radiacyjnego org. żywego

Hr= Σw_v*D_TV 1Sv (siwert)= w_v*1Gy

W_v- współczynnik wagowy promieniowania, zalezny od rodzaju promieniowania, Dtv -dawka pochłonięta w danej tkance,

Dawka efektywna E- dawka obrazująca całkowite narażenie org. przy napromieniowaniu narządów lub tkanek

H_E=Σ w_T*H_T [Sv], im większy współczynnik w_T tym nasz org jest bardziej czuły na promieniowanie.

Dawka dla całego ciała graniczne 1mSv/rok dla całego ciała

Naturalne tło promieniowania: źródła wewnętrzne (pożywienie, powietrze, radionuklidy w org), zewnętrzne (promieniowanie kosmiczne, gleba, powietrze) sumarycznie mamy 2,4 mSv/rok z czego ponad 50% dawki pochodzi od radonu. Promieniowanie ziemskie w zależności od miejsca na ziemi, w Polsce - 3,5 mSv.

Z czego mamy promieniowanie: medycyna, próbne wybuchy jądrowe, energetyka jądrowa (proces wydobycia i obróbki rudy uranowej, gazy szlachetne ), narażenie zawodowe (personel medyczny latający, górnicy, obsługa reaktora,.

Skutki mogą być:

1. somatyczne , czyli na organizm i jego elementy odpowiedzialne za funkcje życiowe, mogą być ostre lub opóźnione,

2. stochastyczne (genetyczne) przekazywane za pomocą genów, pokoleniu.

Energetyka jądrowa:

Zalety:

-znikome obciążenie środowiska,

-zerowa emisja gazów cieplarnianych,

-wysoka dyspozycyjność,

-podnoszenie kultury techn danego kraju

Wady:

-wysokie nakłady inwestycyjne i długi czas budowy,

-skażenie środowiska w razie awarii,

- problem składowania odpadów.

Co można zrobić z odpadami promieniotwórczymi (materiał wykorzystany i niepotrzebny, zużyty zawierający izotopy promieniotwórcze)?

1. Izolować i czekać (składowanie)

2. przerabiać, separować i izolować

3. składowanie na dnie oceanu, na Antarktydzie, wysyłanie na Słońce.

Max zmniejszenie objętości, bariery ochronne, konstrukcja składowiska, struktura geologiczna terenu, przeróbka paliwa i odzysk- witryfikacja.

KLIMAT średni bilans radiacyjny układu pow. Ziemi - atmosfera, dla okresów czasu dłuższych niż 1 rok.

POGODA chwilowy stan atmosfery.

Klimat zmienia się: izotopowe metody datowania

-średnia globalna temp powietrza wzrasta w ciągu ostatnich 100lat o ok. 0,3 st C i wciąż rośnie

-zasięg i grubość lodu w Arktyce zmniejsza się

-lodowce kontynentalne cofają się, topnieją wielkie czasze lodowe

- poziom oceanu światowego podnosi się.

Czy obserwowana ewolucja klimatu wynika z jego naturalnych zmienności czy też ma podłoże antropogeniczne? Też nie wiem jak dokładnie odpowiedzieć

Odp na to pytanie tylko przez fizyczny opis struktury, funkcjonowania i ewolucji globalnego systemu klimatycnzego ziemi w skałach czasów porównawczych z okresem znaczącej ingerencji człowieka w ten system.

Czynniki kontrolujące bilans radiacyjny układu pow ziemi-atmosfera:

- strumień energii ze Słońca docierający do górnych warstw atmosfery

-stężenie gazów cieplarnianych w atm

- skład i stężenie aerozoli

- albedo układu Ziemia-atmosfera (zdolnośc odbijania promieni przez daną powierzchnię).

Źródła metanu:

Naturalne : ocean, mokradła, termity, hydraty,

Antropogeniczne: górnictwo, przemysł, uprawa ryżu, wysypiska śmieci, hodowle zwierząt.

Globalne modele klimatyczne - fizyczny opis funkcjonowania globalnego systemu klimatycznego, zawierają w swej strukturze:

- trójwymiarowe modele cyrkulacji atm i oceanu,

-moduły realizujące transport energii w atm w obecności aerozoli , reakcji chem

- interaktywna kriosfera i biosfera.

Należy zadać modelowi wymuszenie radiacyjne w jakim ma liczyć dany model:

- Wymuszenia naturalne - zmiany aktywności Słońca, wybuchy wulkanów itp.

- wymuszenia antropogeniczne - gazy cieplarniane aerozole, ozon

Raporty IPPC- grupa naukowców z USA co 6 lat wydaje takie raporty, mają na celu podsumowanie wiedzy naukowej, która narasta na temat zmian klimatycznych, to ogólny obraz tego co dzieje się w nauce na temat klimatu , raport 1996, 2001 i 2007 już ten ostatni potwierdza, że człowiek powoduje zmiany w klimacie.

Prognozy globalnego ocieplenia:

-modelowanie klimatu - problem z warunkami brzegowych

-czeka nas wzrost temp średniej globalnej, nie wiemy dokładnie o ile (1,5-3,5stC)

-przewidywania: wzrost opadów o 2,5-4% do końca XXI w.

- zmiany klimatu regionalnie przewidywane, Europa max populacji 2050r. zrównoważony udział wszystkich rodzajów źródeł energii,

- wzrost poziomu oceanu światowego do końca XXIw podniesie się o 0,2-0,6 m- bardzo istotne dla miast nad oceanem, np Rotterdam oraz dla terenów niskopołozonych,

-dużo istotniejsza jest zmiana, zwiększenie się ilości opadów niż zmiana temperatury, prognozy częstych fali upałów.

Czynniki mogące przyspieszyć zmiany klimatu:

- stopniowe zwiększanie przeźroczystości atmosfery,

- topnienie wiecznej zmarzliny,

-dodatnie sprzężenie zwrotne w biosferze kontynentalnej,

- zmiany cyrkulacji na Północnym Atlantyku (ciepły prąd Golfsztrom, zamarzanie portu w Murmańsku)

-zmiany cyrkulacji atmosferycznej na średnich i wysokich szer geogr

- wzrost intensywności cyklonów

-topnienie czasz lodowych Grenlandii i Antarktydy.

Czy procesy: położenie na trajektorii klimatycznej i wielkość wymuszenia progowego są realizawne w systemie klimatycznym ziemi? Nie wiem....

Jaki był mechanizm gwałtownych zmian klimatu w ostatnim glacjale? Nie wiem...

Co się dzieje teraz i co będzie jutro:

1. Stopniowe ocieplanie się klimatu będzie występowało, ale racznei nie będzie gwałtownych zmian klimatu,

Jesteśmy świadkami ewolucji klimatu Ziemi w skali globalnej, średnia temp atm przy pow Ziemi wzrosła do drugiej połowy XIX w o ok 0,8stC

2. Ocieplenie klimatu w ostatnich dziesięcioleciach można wyjaśnić tylko przy założeniu znaczących wymuszeń radiacyjnych pochodzenia antropogenicznego.

3. Wyniki symulacji zmian klimatu w XXI w wskazują na dalsze ocieplanie się klimatu 2-4 stC do końca XXIw

4. nie należy spodziewać się odwrócenia obecnych trendów wzrostu globalnej temp atm i wzrostu poziomu oceanu światowego w tym stuleciu

5. obok wysiłków na rzecz ograniczenia emisji antropogenicznych do atmosfery, konieczne są szeroko zakrojone działania adaptacyjne umożliwiające funkcjonowanie i dalszy rozwój cywilizacji w warunkach stopniowo ocieplającego się klimatu