La química atmosférica es una rama de la ciencia atmosférica en la cual la química de la atmósfera de tierra y de que de otros planetas se estudia. Es un campo multidisciplinario de la investigación y dibuja en la química ambiental, la física, la meteorología, la computadora que modela, la oceanografía, la geología y la vulcanología y otro las disciplinas. La investigación está conectada cada vez más con otros campos de estudio tales como climatología .

La composición y la química de la atmósfera es de importancia por varias razones, pero sobre todo debido a las interacciones entre la atmósfera y los organismos vivos. La composición de la atmósfera de tierra ha sido cambiada por actividad humana y algunos de estos cambios son dañosos a la salud humana, a las cosechas y a los ecosistemas. Los ejemplos de los problemas que han sido abordados por química atmosférica incluyen la lluvia ácida, la niebla con humo fotoquímica y el calentamiento del planeta . La química atmosférica intenta entender las causas de estos problemas, y obteniendo una comprensión teórica de ellos, permite que las soluciones posibles ser probada y los efectos de cambios en la política del gobierno sean evaluadas.

Composición atmosférica

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Historia

Los Griegos antiguos miraron el aire como uno de los cuatro elementos, pero los primeros estudios científicos de la composición atmosférica comenzaron en el siglo XVIII. Los químicos tales como José Priestley, Antonio Lavoisier y Henry Cavendish hicieron las primeras medidas de la composición de la atmósfera.

En los siglos de fines del siglo diecinueve y a principios de siglo 20 el interés cambió de puesto hacia componentes del rastro con concentraciones muy pequeñas. Un particularmente descubrimiento importante para la química atmosférica era el descubrimiento del ozono por el Friedrich cristiano Schoenbein en 1840.

En vigésimo siglo la ciencia atmosférica se movió encendido desde estudiar la composición del aire a una consideración de cómo las concentraciones de gases de rastro en la atmósfera han cambiado en un cierto plazo y los procesos químicos que crean y destruyen compuestos en el aire. Dos particularmente ejemplos importantes de esto eran la explicación de cómo la capa de ozono es creada y mantenida por el buhonero de Sydney y el Gordon Dobson, y la explicación de la niebla con humo fotoquímica al lado de Haagen-Smit .

En el siglo XXI el foco ahora está cambiando de puesto otra vez. La química atmosférica se estudia cada vez más como una porción del sistema de la tierra. En vez de concentrar en química atmosférica en el aislamiento el foco ahora está en considerarlo como una porción de un solo sistema con el resto de la atmósfera, de la biosfera y de Geosphere . Un conductor especialmente importante para esto es los acoplamientos entre la química y el clima tal como los efectos de cambiar clima en la recuperación del agujero de ozono y viceversa pero también de la interacción de la composición de la atmósfera con los océanos y los ecosistemas terrestres .

Metodología

Las observaciones, las medidas del laboratorio y el modelado son los tres elementos centrales en química atmosférica. El progreso en química atmosférica es conducido a menudo por las interacciones entre estos componentes y forman un entero integrado. Por ejemplo las observaciones pueden decirnos que existe más de un compuesto químico que pensaron previamente posible. Esto estimulará los nuevos estudios del modelado y de laboratorio que aumentarán nuestra comprensión científica a un punto donde las observaciones pueden ser explicadas.

Observación

Las observaciones de la química atmosférica son esenciales para nuestra comprensión. Las observaciones rutinarias de la composición química nos dicen sobre cambios en la composición atmosférica en un cierto plazo. Un ejemplo importante de esto es la curva - una serie de Keeling de medidas a partir de 1958 al hoy que demuestren una subida constante adentro de la concentración del dióxido de carbono . Las observaciones de la química atmosférica se hacen en observatorios tales como eso en el Mauna Loa y en las plataformas móviles tales como aviones (e. la facilidad del Reino Unido para las medidas atmosféricas aerotransportadas ), naves y globos. Las observaciones de la composición atmosférica están aumentando hicieron por los satélites con los instrumentos importantes tales como GOME y MOPITT que da un cuadro global de la contaminación atmosférica y de la química. Las observaciones superficiales tienen la ventaja que proporcionan expedientes de largo plazo en la resolución del período culminante pero se limitan en el espacio vertical y horizontal que proporcionan observaciones de. Un poco de LIDAR basado superficial de los instrumentos e. puede proporcionar perfiles de la concentración de compuestos químicos y del aerosol pero todavía se restringe en la región horizontal que pueden cubrir. Muchas observaciones están disponibles en línea en las bases de datos de observación de la química atmosférica.

Medidas del laboratorio

Las medidas hechas en el laboratorio son esenciales para nuestra comprensión de las fuentes y de los fregaderos de agentes contaminadores y de compuestos naturales. Los estudios de laboratorio nos dicen qué gases reaccionan con uno a y cómo rápidamente reaccionan. Las medidas del interés incluyen reacciones en la fase de gas, en superficies y en agua. También de la alta importancia es la fotoquímica que cuantifica cómo las moléculas son partidas rápidamente aparte por la luz del sol y cuáles son los productos más datos termodinámicos tales como coeficientes de la ley de Henry .

Modelado

Para sintetizar y probar la comprensión teórica de la química atmosférica, los modelos de ordenador se utilizan. Los modelos numéricos solucionan las ecuaciones diferenciales que gobiernan las concentraciones de productos químicos en la atmósfera. Pueden ser muy simples o muy complicados. Una compensación común en modelos numéricos está entre el número de compuestos químicos y las reacciones químicas modeladas contra la representación del transporte y de la mezcla en la atmósfera. Por ejemplo, un modelo de la caja pudo incluir centenares o aún millares de reacciones químicas pero tendrá solamente una representación muy cruda de la mezcla en la atmósfera. En cambio, los modelos 3D representan muchos de los procesos físicos de la atmósfera pero debido a los apremios en recursos de la computadora tendrá lejos pocas reacciones químicas y compuestos. Los modelos se pueden utilizar para interpretar observaciones, para probar la comprensión de reacciones químicas y para predecir las concentraciones futuras de compuestos químicos en la atmósfera. Una tendencia actual importante está para que los módulos de la química atmosférica se conviertan en una porción de los modelos de sistema de la tierra en los cuales los acoplamientos entre el clima, la composición atmosférica y la biosfera pueden ser estudiados.

Algunos modelos son construidos por los generadores de código automáticos . En este acercamiento un sistema de componentes se elige y el generador de código automático entonces seleccionará las reacciones que implican esos componentes de un sistema de bases de datos de la reacción. Una vez que se han elegido las reacciones las ecuaciones diferenciales ordinarias (ODA) que describen su evolución del tiempo pueden ser construidas automáticamente.

Ver también

Bases de datos de observación de la química atmosférica para los acoplamientos a los datos libremente disponibles.
Lluvia ácida
Gas de efecto invernadero
Ozono
Gravamen científico del agotamiento de ozono

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Zenithic

Clayne Crawford

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