1. Główne warstwy atmosfery, skład i ich znaczenie
Troposfera- leży ona bezpośrednio nad powierzchnią Ziemi. Wysokość tej warstwy rośnie wraz ze
wzrostem intensywności konwekcji i pionowego mieszania powietrza. Dlatego nad równikiem, gdzie
intensywność tych procesów jest największa, troposfera sięga do wysokości 18km, w umiarkowanych
szerokoÅ›ciach do wysokoÅ›ci 10km, natomiast nad biegunami jest niższa. Temperatura maleje do -56°C. SkÅ‚ad:
H2O, N2, O2, CO2. Zachodzą w niej główne zjawiska meteorologiczne (chmury: Stratus, Cumulus,
Altocumulus, Cirrus; opady).
Stratosfera- nie występują pionowe ruchy atmosfery. Niższa część stratosfery do wysokości 20-25km jest
izotermiczna. Temperatura bardzo niska, szczególnie w lecie, nad równikiem (warstwa zimna). Póz
niej
temperatura szybko roÅ›nie osiÄ…gajÄ…c na poziomie 50-55km wartość od  2-0°C. Wzrost temperatury na
wysokości 25km i powyżej, spowodowany jest zawartością O3, a adsorpcja promieniowania przez ozon
powoduje nagrzanie się warstwy. Znikoma ilość pary wodnej. Mogą występować chmury piętra najwyższego.
Mezosfera- siÄ™ga do wysokoÅ›ci okoÅ‚o 85km. WystÄ™puje spadek temperatury do -90°C. WystÄ™pujÄ… wolne
rodniki- O2, NO. W górnych warstwach mezosfery występują chmury zbudowane z kryształków lodu,
oświetlane w nocy przez Słońce i nazywane obłokami świecącymi lub srebrzystymi.
Termosfera- temperatura roÅ›nie, na wysokoÅ›ci okoÅ‚o 500km wynosi 1200°C. Temperatura jest rezultatem
pochłaniania słonecznego o małych długościach fal, przez tlen i azot.
~ Jonosfera- zorza polarna
~ Egzosfera- zorza w atmosferze oświetlonej.
2. Omów z
ródła emisji zanieczyszczeń do atmosfery.
Naturalne- pyły i gazy wulkaniczne, drobne cząstki gleby i pia zsku, sól morska.
Wynikające z działalności człowieka- emisja CO i CO2, tlenków azotu i siarki, pyły z cementowni, kominów
hutniczych i gospodarstw domowych, wybuchy jądrowe, odpady radioaktywne, środki ochrony roślin, produkty
spalania paliw.
Klasyfikacja zanieczyszczeń powietrza:
~ zanieczyszczenia pierwotne- to takie, które są bezpośrednio uwolnione do atmosfery
przez z
ródła emisji.
~ zanieczyszczenia wtórne- to takie, które stanowią wyniki różnych złożonych procesów
fizycznych i chemicznych.
3. Co to jest atmosfera i jej skład?
Atmosfera jest gazową powłoką otaczającą Ziemię, utrzymywaną przez siły grawitacji. Gęstość atmosfery
osiąga maksimum tuż nad stałą powierzchnią Ziemi i stopniowo maleje wraz ze wzrostem odległości od niej, aż
w końcu staje się nieodróżnialna od gęstości gazu międzyplanetarnego.
W miarę oddalania się od powierzchni Ziemi można wyróżnić warstwy o wyraz
nie odmiennych
właściwościach, które są siedliskiem wielu różnych zjawisk fizycznych i chemicznych.
Skład powietrza:
Składniki zmienne:
para wodna- zawartość wody. Zależy od temperatury, od obecności z
ródeł wody, od wiatru. Zawartość od 0-
4%.
Dwutlenek węgla- zawartość od 0,02-0,04%.
Ozon- zawartość: * przy powierzchni Ziemi (0-7)*10^-6%
· na wysokoÅ›ci 25-40km (1-3)*10^-4%
Składniki stałe:
Azot (N2)- 78,08%
Tlen (O2)- 20,95%
Argon (Ar)- 0,93%
Neon (Ne)- 18,18*10^-4%
Hel (He)- 5,24*10^-4%
Krypton (Kr)- 1,14*10^-4%
Ksenon (Xe)- 0,09*10^-4%
Wodór (H2)- 0,5*10^-4%
Metan (CH4)- 1,5*10^-4%
Tlenki azotu ~ 10^-6%
4. Co to jest troposfera?
Troposfera- leży ona bezpośrednio nad powierzchnią Ziemi. Wysokość tej warstwy rośnie wraz ze wzrostem
intensywności konwekcji i pionowego mieszania powietrza. Dlatego nad równikiem, gdzie intensywność tych
procesów jest największa, troposfera sięga do wysokości 18km, w umiarkowanych szerokościach do wysokości
10km, natomiast nad biegunami jest niższa. Temperatura maleje do -56°C. SkÅ‚ad: H2O, N2, O2, CO2.
Zachodzą w niej główne zjawiska meteorologiczne (chmury: Stratus, Cumulus, Altocumulus, Cirrus; opady).
5. Rola i znaczenie ozonosfery.
Powstanie ozonu umożliwiło rozprzestrzeniania się życia z oceanów na lądy, stworzyło możliwość ewolucji
roślin i zwierząt. Tak więc życie organiczne i ozon pozostają ze sobą w ścisłej zależności. Zanieczyszczenia o
długim czasie życia emitowane do atmosfery na skutek działalności człowieka powodują niszczenie ozonu
stratosferycznego, którego zadaniem jest pochłanianie promieniowania ultrafioletowego (UV). Dla nadfioletu w
granicach 210-310nm ozon jest głównym, a w granicy 250-300nm jednym filtrem w atmosferze. Ma to duże
znaczenie bo promieniowanie to jest zabójcze dla organizmów żywych. Ozonosfera jest bardzo skutecznym
filtrem promieniowania o dł fali 210-250nm.
6. Przedstaw schematycznie zakres oddziaływania promieniowania słonecznego na powierzchnię Ziemi
Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez czÄ…steczki znajdujÄ…ce siÄ™ w atmosferze ziemskiej.
Wyższe stężenie wody i dwutlenku węgla zwiększa ilość absorbowanego promieniowania podczerwonego i
wówczas następuje raczej odbijanie promieniowania przez powietrze do Ziemi niż w przestrzeń kosmiczną do
momentu aż ustali się nowy stan równowagi termicznej.
7. Omów podstawowe mechanizmy prowadzące do oczyszczania atmosfery
Reakcje z gazami.
Dyfuzja- proces rozprzestrzeniania się cząstek lub energii w danym ośrodku (np. w gazie, cieczy, ciele
stałym) będący kondensacją chaotycznych zderzeń cząstek dyfundujących substancji między sobą lub/i z
cząsteczkami otaczającego je środowiska. Ze względu na skalę zjawiska rozpatruje się dwa podstawowe
rodzaje dyfuzji:
1) Dyfuzja śledzona- to proces mikroskopowy polegający na chaotycznym ruchu pojedynczej cząsteczki.
Ruch Browna.
2) Dyfuzja chemiczna- to proces makroskopowy obejmujący makroskopowe ilości materii lub energii,
prowadzący do wyrównania stężenia każdej z dyfundujących substancji w całym układzie.
Podstawowym parametrem opisującym dyfuzję jest współczynnik dyfuzji.
Dyfuzja zachodzi zarówno w stanie równowagi, jak i poza równowagą termodynamiczną.
Dyfuzja jest zjawiskiem aktywowanym termicznie- zwiększenie temperatury zwykle prowadzi do zwiększenia
tempa dyfuzji. W przypadku większości ciał stałych zależność tę opisuje prawo Arrheniusa.
Dyfuzja jest jednym z mechanizmów transportu. W tym kontekście jej bardzo charakterystyczną cechą jest to,
że typowa odległość R, o którą przemieszczana jest substancja z obszaru o podwyższonym stężeniu po
dostatecznie długim czasie t jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z czasu.
Dyfuzja umożliwia zjawisko mieszania się substancji pozostających w fazie gazowej lub ciekłej. Siła napędowa
dyfuzji przy mieszaniu się jest dążeniem układu do równowagi termodynamicznej przez osiągnięcie jak
najwyższej entropii i jak najniższej energii swobodnej. Efektem wolne, nieskrępowanej dyfuzji w gazach i
cieczach jest wyrównanie się stężeń wszystkich składników w całej objętości fazy. Osiągnięcie stanu
równowagi nie oznacza zatrzymania dyfuzji.
Adhezja- łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz (stałych lub ciekłych).
Adhezji nie należy mylić z kohezją, która jest zjawiskiem związanym z oddziaływaniami
międzycząsteczkowymi występującymi  w głębi a nie na powierzchni danego ciała.
Miarą adhezji jest praca przypadająca na jednostkę powierzchni, którą należy wykonać aby rozłączyć stykające
się ciała.
Adhezja wynika z oddziaływań międzycząsteczkowych stykających się substancji. Granicznym przypadkiem
odróżniającym adhezję od reakcji chemicznej jest powstanie w łącznej warstwie nietrwałych związków
chemicznych.
Sedymentacja- dotyczy osadów, jest to proces rozdzielania fazy ciekłej lub fazy gazowej (zawierającej ciało
stałe). Najczęściej kojarzy się z cieczą. Opad cząsteczki stałej wynikający z różnicy gęstości lub jest to podział
pod wpływem działania siły grawitacji.
Kondensacja- przejście fazy gazowej w fazę ciekłą. Może prowadzić do powstania z fazy ciekłej fazę stałą.
Musi być obniżenie stężenia lub temperatury. Tworzy duże krople i usuwa niektóre substancje.
Wymywanie- proces, który w skali makro nazywamy ABSORPCJ
. Jest to proces rozpuszczania siÄ™ gazu w
cieczy.
8. Omów procesy dyfuzji, adhezji i sedymentacji
Patrz wyżej
9. Przedstaw i omów warunki niezbędne dla powstania smogu fotochemicznego
Warunki do powstawania smogu fotochemicznego:
· WystÄ™powanie zanieczyszczeÅ„
· Inwersja temperatury
· Klimat: subtropikalny, umiarkowany
· Pora roku: lipiec-wrzesieÅ„
· Temp powietrza od 24 do 35 ºC konieczne jest duże nasÅ‚onecznienie
Najważniejsze składniki szkodliwe: prekursorzy: NOx, CO, lotne związki organiczne, produkty przemian-O3,
PAN.
10. Omów mechanizm powstawania smogu fotochemicznego wraz z przemianami towarzyszącymi temu
zjawisku
Smog typu Los Angeles (smog fotochemiczny), który występuje w słoneczne dni, przy dużym ruchu ulicznym.
Tlenki azotu ze spalin samochodowych oraz węglowodory (z różnych z
ródeł antropogenicznych i
biogenicznych) wchodzą w reakcje chemiczne w obecności światła słonecznego i tworzą szkodliwą mieszankę
aerozoli i gazów. Smog fotochemiczny zawiera ozon (czyli ozon troposferyczny), formaldehyd, ketony i PAN
(azotan nadtlenku acetylu). Ozon może osiągnąć stężenie nawet 12 ppm w stratosferze podczas gdy przy
powierzchni ziemi zwykle nie przekracza ono 0,04 ppm. Wszystkie wymienione substancje podrażniają oczy i
system oddechowy człowieka oraz uszkadzają rośliny. Ten typ smogu jest obecnie dość częsty w dużych
miastach latem. Niejako zastąpił on smog typu londyńskiego po roku 1960, a w Europie Zachodniej po roku
1980.
Szkodliwość
Smog fotochemiczny powoduje podrażnienie oczu, dróg oddechowych oraz uszkodzenie roślin.
11. Albedo
Promieniowanie może być:
-rozproszone
-pochłanianie
-odbite (refleksje)
Albedo  Własność danej substancji charakteryzującej odbicie. Jest to stosunek promienia odbitego do
promienia padajÄ…cego
12. Przedstaw schematycznie bilans promieniowania dla powierzchni ziemi
13. Co to są wolne rodniki i omów ich znaczenie dla przemian zachodzących w atmosferze
Rodnik  Substancja która wykazuje dużą aktywność, w zakresie utleniania
Wolny Rodnik  Jest to cząsteczka posiadająca jeden lub więcej NIESPAROWANYCH elektronów. Są to
substancje wykazujące duża aktywność, są bardzo reaktywne, ale obojętne elektrycznie
Na przykład : WODÓR
Występuje w niskich stężeniach.
Czas życia rodników mierzony jest w nanosekundach
Kiedy i z czego powstajÄ… rodniki?
- Powstają z rozpadu niektórych wiązań chemicznych.
- W czasie aktywności promieniowania ultrafioletowego lub innego prom. krótkiego (na przykład
rentgenowskiego)
- bombardowanie elektronami (wykorzystywane przez człowieka)
tzw. metody radiacyjne
Rodniki sÄ… odpowiedzialne za szereg przemian w atmosferze.
14. Zadania systemu monitoringu atmosfery
Monitoring zanieczyszczeń powietrza związany jest ściśle z monitorowaniem środowiska
Prawo ochrony środowiska dział IV rozdział 2 art. 20  30
Zadania:
-Mają zapewnić informacje o emisji, migracji, obiegu i bilansie substancji zanieczyszczających atmosferę
powietrza w regionie
-Pomiary stężenia zanieczyszczeń w powietrzu powinny pozwalać na określenie ładunków zanieczyszczeń
docierających do wód, gleb i roślin
-ładunki zanieczyszczeń docierających do gleby oblicza się ze współczynników suchego osiadania
15. omów możliwe wzajemne oddziaływania zanieczyszczeń
16.Omów różnice pomiędzy imisją a emisją zanieczyszczeń oraz jednostki stosowane do ich określenia.
Emisja  ilość zanieczyszczeń emitowana z określonego z
ródła. Sposób pomiaru jest określony ściśle dla
konkretnego urzÄ…dzenia/maszyny.
Imisja  ilość zanieczyszczeń emitowanych z różnych z
ródeł.
17. Przedstaw mechanizm efektu cieplarnianego
Znaczna część promieniowania słonecznego (promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0,1 do 4 mm)
jest przepuszczana przez atmosferę ziemską i pochłaniana przez powierzchnię Ziemi, co powoduje jej ogrzanie.
Wskutek ocieplenia powierzchni Ziemi następuje emisja promieniowania podczerwonego (promieniowanie
długofalowe o długości fali od 4 do 80 mm). Znaczna część tego promieniowania jest pochłaniana przez
znajdujące się w atmosferze cząsteczki wody, dwutlenku węgla i innych gazów oraz przez drobne kropelki
wody w chmurach. Energia cieplna jest teraz przekazywana przez atmosferę głównie z powrotem do
powierzchni Ziemi w postaci tzw. promieniowania zwrotnego a tylko częściowo w przestrzeń kosmiczną.
Promieniowanie zwrotne ogrzewa ponownie powierzchniÄ™ Ziemi, dlatego jest podstawowÄ… przyczynÄ…
występowania na naszej planecie efektu cieplarnianego. Energia oddawana przez naszą planetę jest mniejsza od
energii przyjmowanej pochodzącej ze Słońca.
DziÄ™ki ochronie atmosfery przed wychÅ‚odzeniem Ziemi Å›rednia temperatura powietrza wynosi ok. +15°C.
Gdyby atmosfera nie zawierała gazów cieplarnianych, nagrzana powierzchnia Ziemi wypromieniowywałaby
swÄ… energiÄ™ w przestrzeÅ„ kosmicznÄ…, dlatego Å›rednia temperatura powietrza byÅ‚aby równa ok. -17°C.
Dopóki człowiek nie zanieczyszczał środowiska w tak znacznym stopniu, jak ma to miejsce obecnie, główną
rolę w pochłanianiu ciepła odbitego od powierzchni Ziemi pełniła para wodna. Jednak od kilkudziesięciu już lat
na skutek działalności człowieka szybko wzrasta rola pozostałych gazów cieplarnianych.
18. Przedstaw i omów główne hipotezy zmian klimatu
Hipoteza tęczówki - w meteorologii to kontrowersyjny mechanizm klimatycznego sprzężenia zwrotnego
wiążącego parę wodną, temperaturę oceanu, i pokrywę wysokich chmur w tropikach. Według tej hipotezy
klimatycznej zwiększona temperatura oceanu związana z globalnym ociepleniem prowadzi do zmniejszenia
pokrywy chmur w atmosferze tropikalnej. W związku z tym powierzchnia ziemi może wyemitować więcej
energii cieplnej - co prowadzi do oziębienia. Zwiększona ilość pary wodnej, w tej hipotezie, prowadzi do
stabilizacji klimatu
Hipoteza wpływu skrzydeł motyla - jest jedną z najbardziej znanych hipotez zmian klimatu i pogody.
Jest to hipoteza mówiąca o telekonekcjach (oddziaływania na odległość) pomiędzy zjawiskami pozornie nie
związanymi ze sobą. W szczególności uważa się, że małe lokalne zaburzenie w przepływie powietrza może
powodować duże zaburzenie przepływu w znacznej odległości od początkowego zaburzenia. Hipoteza ta,
tłumaczy dlaczego zjawiska pogodowe są trudne do prognozowania. Ogólne modele numeryczne cyrkulacji
ziemskiej są oczywiście podatne na tego typu błędy. Wobec tego przeprowadza się obliczenia dla wiązek
(kilkunastu) zbliżonych sytuacji, a średnia z wyników opisuje klimat.
Hipoteza CLAW - W 1987 Charlson, Lovelock, Andreae oraz Warren zaproponowali, że wzrastająca
temperatura Ziemi doprowadzi do rozwoju większej ilości fitoplanktonu. Wiele typów fitoplanktonu produkuje
propionian siarczku metylu (ang. dimethyl sulphoniopropionate (DMSP)), który jest przekształcany na siarczek
metylu (ang. DMS dimethyl sulphide). Obecność DMS w atmosferze prowadzi do zwiększonej ilości aerozoli
siarczanowych. Autorzy zakładają, że aerozole siarczanowe nad oceanami służą jako jądra kondensacji chmur.
Chmury zwiększają ilość promieniowania słonecznego odbitego co powoduje zmniejszenie temperatury
powierzchni Ziemi. Hipoteza CLAW jest przykładem (negatywnego) sprzężenia zwrotnego zjawisk
klimatycznych. Modele ogólnej cyrkulacji atmosfery mogą być używane do testów hipotezy CLAW.
Hipoteza termostatu tropikalnego - Hipoteza kontroli temperatury oceanu w tropikach zakłada, że
zwiększona temperatura oceanu powoduje powstawanie najpierw wypiętrzonych chmur cumulus, a potem
rozległych chmur cirrus. Chmury te odbijają promieniowanie słoneczne dochodzące do Ziemi i zmniejszają jej
temperaturę. Jest to przykład negatywnego sprzężenia zwrotnego.
Hipoteza gazów cieplarnianych - jedną z najbardziej głośnych hipotez sprzężenia zwrotnego jest
absorpcja promieniowania podczerwonego przez gazy, np. dwutlenek węgla. Gazy te absorbują promienie
odbite od powierzchni Ziemi przez co zwiększają temperaturę troposfery, co doprowadza do wzrostu
temperatury. Bezpośredni efekt absorpcji promieniowania ziemskiego przez dwutlenek węgla jest mały. Jednak
efekty wtórne związane ze zwiększoną ilością pary wodnej w atmosferze (ze względu na większą temperaturę
troposfery) mogą spowodować zmianę w pokrywie chmur i w efekcie znacznie większe zmiany klimatyczne.
Hipoteza wpływu aerozoli atmosferycznych - Hipoteza oziębiającego wpływu aerozoli atmosferycznych
(pyłów zawieszonych) związana jest z ich własnościami odbijania promieniowania słonecznego z powrotem w
przestrzeń kosmiczną. Przez wiele lat myślano o aerozolach (czyli cząstkach siarczanów, pyłach mineralnych,
aerozolu soli morskiej) jako o cząstkach głównie odbijających. Obecnie coraz częściej bada się rolę aerozoli
związków węglowo-grafitowych (sadza), które są w stanie absorbować promieniowanie atmosferyczne. Żeby
rozważyć ten scenariusz sprzężenia zwrotnego, ogólne numeryczne modele cyrkulacji atmosfery muszą
uwzględniać procesy zmian chemicznych atmosfery i emisję (powstawanie) i transport pyłów zawieszonych.
19. Co to jest ekoodcisk i omów jego znaczenie dla zmian klimatycznych na Ziemi
Ekoodcisk  (Ślad klimatyczny), to sposób pomiaru wpływu naszych działań na środowisko naturalne i emisję
gazów cieplarnianych. Określa ilość dwutlenku węgla emitowaną przez pojedynczą osobę, gospodarstwo
domowe lub wykonaną działalność.
Co składa się na ślad klimatyczny? Czynności, które zużywają energię - jazda samochodem, podróże lotnicze,
ogrzewanie domu. Większość tej energii pochodzi ze spalania paliw kopalnych, podczas którego powstaje
dwutlenek węgla. Niewłaściwe wykorzystanie środków transportu lub energii w gospodarstwie domowym to
nie tylko strata pieniędzy, ale również niepotrzebna produkcja CO2, która zwiększa ślad klimatyczny.
20. Przedstaw schematycznie obieg wody w przyrodzie i jej znaczenie dla klimatu
Woda charakteryzuje się wysokimi wartościami pewnych stałych fizycznych. Przede wszystkim ma bardzo
wysokie ciepło właściwe. Ze względu na dużą wartość ciepła właściwego wody można w niej zgromadzić duże
ilości ciepła. To tłumaczy wpływ mórz i oceanów, a także prądów morskich na klimat. Ciepło zgromadzone w
lecie jest następnie oddawane zimą. Podobnie jest z dniem i nocą. Ciepło nagromadzone w dzień jest oddawane
w nocy. Dlatego też wybrzeża oceanów mają łagodniejszy klimat i mniejszą amplitudy dobowe, niż rejony
położone w głębi lądu.