Q&Een serie u vroeg

u vroeg: hoe komt kooldioxide zo hoog in de atmosfeer?

21-27 September is de Klimaatweek in New York City. Kom met ons mee voor een reeks online evenementen en blogberichten over de klimaatcrisis en die ons naar actie wijzen. Deze week wijden we onze You Asked-serie aan het aanpakken van vragen van lezers met betrekking tot klimaatverandering.

de volgende vraag is ingediend door een lezer en het antwoord is afkomstig van klimaatwetenschapper Ángel Muñoz.

Q:

Hoe komt CO2 hoog in de atmosfeer? Met een soortelijk gewicht van ongeveer 1,5, zou het op de aarde moeten vallen als het afkoelt wanneer het stijgt. De luchtvaartmaatschappijen vertellen ons dat het -40 graden is op 30.000 ft. Dus waarom of hoe komt het dat wat CO2 omhoog werkt naar de bovenste atmosfeer?

A:

Ángel Muñoz is een associate research scientist aan het International Research Institute for Climate and Society en leidt de Latijns-Amerikaanse component van het Columbia World Project “Adapting Agriculture to Climate Today, for Tomorrow” (ACToday). Hij is ook een toegewijde wijnkenner en wordt hier afgebeeld met carménère grapevines in Chili.

kooldioxide is een gas. De dichtheid van een gas neemt toe naarmate de temperatuur kouder wordt. Omdat de temperatuur daalt als we hogere hoogtes bereiken, worden gassen dichter bij hogere hoogtes. Dichtere objecten hebben de neiging om te zinken, naar beneden getrokken door de zwaartekracht. (In feite is de zwaartekracht die gasmoleculen naar het aardoppervlak trekt, wat onze atmosfeer in stand houdt.) Verschillende gassen hebben ook verschillende molecuulgewichten. CO2 is zwaarder dan zuurstof, dus we kunnen verwachten dat elk CO2-molecuul onder een laag zuurstofmoleculen zakt. Als we dit idee veralgemeniseren naar de andere gassen in de lucht, zouden we kunnen afleiden dat dit zou resulteren in een perfect gelaagde atmosfeer met afzonderlijke lagen van elk type gas.

We kunnen een voorbeeld zien van een gelaagde sfeer in een fles wijn. Wanneer de fles wordt afgesloten, bevat de lucht tussen het oppervlak van de wijn en de bodem van de kurk zowel zuurstof als CO2. Omdat CO2 zwaarder is dan zuurstof, dwingt de zwaartekracht CO2-moleculen om een “laag” te vormen onder de zuurstofmoleculen, waardoor de wijn van de zuurstof wordt gescheiden. Wenselijke eigenschappen van wijn, zoals smaak en geur, beginnen te veranderen zodra de vloeistof volledig is blootgesteld aan zuurstof. Zonder de stratificatie in de verzegelde fles, zouden we dat CO2-kussen niet hebben om de wijn te beschermen tegen zuurstof, waardoor ongeopende wijn een veel kortere houdbaarheid krijgt of zelfs in azijn verandert na verloop van tijd.

de atmosfeer van de aarde is niet zoals de lucht in een verzegelde wijnfles. Atmosferische gassen zijn goed gemengd, niet gelaagd. Dit Vanwege de kracht van diffusie. Gasmoleculen willen bewegen, en ze zullen uitbreiden om het volume te vullen waarin ze zijn opgenomen. Beperkt tot een goed afgesloten container, zoals een kurkwijnfles bij een constante temperatuur van ongeveer 52-57 graden F, hebben gassen geen ruimte of genoeg “opwinding” om uit te breiden en te bewegen. Ze vestigen zich in lagen op basis van hun molecuulgewicht. De atmosfeer van de aarde is echter veel groter dan een wijnfles. CO2 breekt niet af tot ongeveer 80 kilometer van het aardoppervlak, waardoor atmosferische gassen een enorme uitgestrektheid hebben om te bezetten. Opgewonden door de hitte die van de zon de atmosfeer in straalt, bewegen moleculen snel. Als ze in elkaar slaan (bijvoorbeeld, bij 63 Graden F, botsen CO2-moleculen ongeveer 7 miljard keer per seconde samen), vermengen de gasmoleculen zich, in plaats van zich te vestigen in gelaagde lagen. Het is vooral diffusie dat CO2 kan integreren op hoogtes die hoger zijn dan het molecuulgewicht alleen al suggereert, hoewel ook andere processen, zoals sterke opwaartse en neerwaartse luchtstromen, hierbij betrokken zijn.

een handgemaakte tekening die de verschillende krachten in een wijnfles ten opzichte van de atmosfeer van de aarde verklaart. Afbeelding: Ángel Muñoz

wanneer de fles voor het eerst wordt ontkurkt en uit de kelder naar een warmere kamertemperatuur wordt gebracht, worden de gevangen gassen een deel van de grotere atmosfeer. Gasmoleculen mengen, en nadat de vacuümafdichting van de fles is verbroken, betekent het vervangen van de kurk dat goed gemengde moleculen in de fles blijven zodra u de kurk zelf vervangt. Zuurstof is nu in staat om de wijn te bereiken, uiteindelijk waardoor de wijn te proeven “uit.”Iedereen die een fles wijn heeft geopend om hem te laten ademen voordat hij drinkt, weet dat een bepaalde hoeveelheid oxygenatie de smaak van de wijn kan verbeteren, maar uiteindelijk zal oxygenatie die gewenste kwaliteiten ruïneren. Dus, vergeet niet om op verantwoorde wijze consumeren een fles wijn binnen een paar dagen voor de beste smaak. En vergeet niet dat zelfs in een vliegtuig op 30.000 voet, gasmoleculen in een open fles wijn zullen mengen net als in de rest van de atmosfeer!

voor details over hoe kooldioxide bijdraagt aan klimaatverandering, kijk op deze berichten: hoe precies veroorzaakt kooldioxide opwarming van de aarde? en als CO2 slechts 0,04% van de atmosfeer Is, hoe drijft het dan de opwarming van de aarde?