大氣中氣體成分會隨著季節的變化而變化嗎?

2020-12-04 科技領航人

當大多數人聽到「大氣」一詞時,他們會想到環繞我們星球的薄薄的空氣泡,即雲,飛機和衛星所在空間。但是,近年來,由於其對氣候變化和全球變暖的直接影響,更多地關注了大氣及其組成部分,尤其是溫室氣體。對大氣中溫室氣體濃度的關注以及不同季節中氣候事件的增加,已經引起了關於季節對地球的影響的許多新問題。更具體地說,不同氣體的濃度是否隨季節而變化?

大氣成分

眾所周知,生命之所以能夠在這個星球上生存和繁榮,是因為我們的星球保持了穩定的大氣,這與我們的月亮和火星等天體鄰居不同。如上所述,這種大氣層是包圍我們星球的極薄的外殼,其中包含非常微量的氧氣,氮氣,氬氣,二氧化碳,臭氧和其他各種氣體。地球大氣使地球上的每個生物都能呼吸和進行光合作用。

按濃度,大氣由大約78.1%的氮氣、21%的氧氣和0.9%的氬氣組成。在較小的尺度上,二氧化碳的濃度為0.03%,而大氣中臭氧的濃度僅為0.000001%,甲烷約佔0.0002%。儘管最後三種氣體合計僅佔大氣總量的不到1%,但它們卻引起了極大的關注,因為它們是溫室氣體,並導致全球溫度上升。 因此,有必要根據季節天氣和位置詢問其濃度在一年中是否發生變化。

重要的是要記住,地球上的大氣層通常被認為是"均勻的",因為大氣中的氣體會擴散和平衡(在完美的條件下)。地球半徑平均大約6371公裡,而大氣層則直線上升約489公裡。話雖如此,大部分的氣體集中在地表上方的前16公裡處;超過這一點,空氣變得令人難以置信的稀薄和冷,並不適合像空氣接近表面呼吸。靠近表面的分子被重力所保持,較重的大氣分子在較低的高度被發現。

就大氣的橫向運動而言,即雲和風使大氣成分四處移動,有些自然現象可以抑制這種情況,例如空氣區域停滯。 由於缺乏風和低降水量,微粒物質的堆積會在一個很小的區域中形成,該區域不會定期對其大氣進行衝洗和移動。 一般而言,給定位置中大氣氣體和顆粒物的濃度取決於影響其的外部因素,即與工業發電廠相對於天然森林的距離,植被密度,海拔高度,自然壓力帶內的位置等 。

季節變化

地球上大多數植物物質都存在於北半球,這是在考慮大氣的季節變化時需要考慮的重要事實。在秋季和冬季(一般為10月至4月)期間,樹葉落到地面,植物普遍腐爛,將二氧化碳釋放回大氣中。然而,在春季和夏季,植物正在恢復活力和生長,從大氣中吸收二氧化碳來生產它們的"食物",並產生氧氣作為副產品。

因此,在美國東北部,例如一個樹木茂密的地區,大氣中的氧氣濃度在秋季和冬季可能會略有下降,而二氧化碳百分比將會上升。在春季和夏季,這些數字將逆轉,因為數千萬棵樹噴出更多的氧氣,二氧化碳被貪婪地吸收。根據這些數字,研究發現二氧化碳百分比可能變化2-3%,而氧氣的季節性變化可能為0.02-0.03%(由於其濃度明顯較高)。

二氧化碳和氧氣水平經常影響我的季節性趨勢,例如近年來席捲美國西部,澳大利亞和亞馬遜地區的森林大火。這些火焰會大大增加空氣中的二氧化碳含量,並且最常見於夏季。然而,天氣模式也會根據地球的傾斜度和不同地區的溫度而變化。冬季在地球周圍移動空氣的相同壓力帶在夏季可能不會有同樣的效果。因此,當形成獨特的大氣成分時,如果它們被停滯的空氣系統或地理障礙(如山脈)阻擋,它們可能無法消散。急流,區域天氣系統和大範圍的大氣趨勢不是一門精確的科學,導致全球二氧化碳濃度的分布有些不規則。

除了二氧化碳和氧氣的波動,甲烷水平也可能因地理位置而異。在牲畜飼養、稻田種植、煤礦開採、垃圾填埋和石油和天然氣開採的地區,在這些行業最活躍的季節,大氣中的甲烷含量可能更高。 一氧化二氮在這種方式上類似於甲烷,是在燃燒燃料或生物質或通過使用硝酸鹽和銨肥時產生的。 在某些季節,當這些活動更為普遍時,各區域的總體大氣濃度可能會發生微小變化。

大氣成分的耗散和平衡不是一個直接的過程——如果它發生的話!話雖如此,專家可以監測季節性集中的這些變化,以確定與氣候變化和減緩努力有關的較大趨勢。

最後一句話

呼吸是我們大多數人在一天中的每一刻都理所當然的事情,但我們的每一次呼吸都是一個動態的、全球性的氣體分布系統的一部分。你夏天呼吸的空氣與在嚴冬中呼吸的空氣稍有不同。在撒哈拉沙漠中心地區的吸入與在一個依山傍水的工業城市中心的呼吸完全不同。與我們星球上的許多其他系統和循環一樣,儘管我們採取了不可持續的破壞性措施,但大氣層仍具有反應性和適應性,努力使人類得以生存!善待自然資源,善待我們這個星球的一草一木,因為這是我們賴以生存的組成部分。

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