Du frågade: Hur blir koldioxid så högt upp i atmosfären? – Du frågade
Q &en serie du frågade
du frågade: Hur blir koldioxid så högt upp i atmosfären?
September 21-27 är Klimatvecka i New York City. Följ med på en rad online-evenemang och blogginlägg som täcker klimatkrisen och pekar oss mot åtgärder. Den här veckan ägnar vi vår You Asked-serie till att ta itu med läsarfrågor relaterade till klimatförändringar.
följande fråga lämnades in av en läsare, och svaret kommer från klimatforskaren Ubigngel mu Ubikoz.
Q:
hur kommer CO2 högt upp i atmosfären? Med en specifik vikt på cirka 1,5 bör den falla till jorden när den svalnar när den stiger. Flygbolagen berättar att det är -40 grader vid 30 000 fot. Så varför eller hur är det att vissa CO2 fungerar sin väg upp i den övre atmosfären?
A:
Ubicngel mu Ubicoz är en associerad forskare vid International Research Institute for Climate and Society och leder den latinamerikanska komponenten i Columbia World Project ”anpassning av jordbruk till klimat idag, för imorgon” (ACToday). Han är också en hängiven vinkännare och avbildas här med Carmasugnusirre vinrankor i Chile.
koldioxid är en gas. Tätheten hos en gas ökar när temperaturen blir kallare. Så eftersom temperaturen minskar när vi når högre höjder blir gaser tätare vid högre höjder. Tätare föremål tenderar att sjunka, dras ner av tyngdkraften. (Faktum är att tyngdkraften som drar gasmolekyler mot jordens yta är det som upprätthåller vår atmosfär.) Olika gaser har också olika molekylvikter. CO2 är tyngre än syre, så vi kan förvänta oss att varje CO2-molekyl sjunker under ett lager av syremolekyler. Genom att generalisera denna tanke till de andra gaserna i luften kan vi dra slutsatsen att detta skulle resultera i en perfekt stratifierad atmosfär med separata lager av varje typ av gas.
Vi kan se ett exempel på en stratifierad atmosfär i en flaska vin. När flaskan är förseglad innehåller luft mellan vinets yta och korkens botten både syre och CO2. Eftersom CO2 är tyngre än syre tvingar gravitationen CO2-molekyler att bilda ett ”lager” under syremolekylerna, vilket hjälper till att separera vinet från syret. Önskvärda egenskaper hos vin, sådan smak och lukt, börjar förändras när vätskan är helt utsatt för syre. Utan stratifieringen inuti den förseglade flaskan skulle vi inte ha den kudden CO2 för att skydda vinet från syre, vilket ger oöppnat vin en mycket kortare hållbarhet eller till och med förvandla det till ättika över tiden.
jordens atmosfär är inte som luften inuti en förseglad vinflaska. Atmosfäriska gaser är väl blandade, inte stratifierade. Detta på grund av diffusionskraften. Gasmolekyler vill röra sig, och de kommer att expandera för att fylla volymen inom vilken de finns. Begränsad till en tätt förseglad behållare, såsom en korkad vinflaska vid konstant temperatur på cirka 52-57 grader F, har gaser inget utrymme eller tillräckligt med ”spänning” för att expandera och röra sig. De bosätter sig i lager baserat mestadels på deras molekylvikter. Jordens atmosfär är dock mycket mer expansiv än en vinflaska. CO2 bryts inte ner förrän cirka 80 kilometer från jordens yta, vilket ger atmosfäriska gaser en enorm yta att uppta. Upphetsad av värmen som strålar från solen till atmosfären rör sig molekylerna snabbt. När de slår in i varandra (till exempel vid 63 grader F kraschar CO2-molekyler cirka 7 miljarder gånger per sekund), blandas gasmolekylerna snarare än att bosätta sig i stratifierade lager. Det är främst diffusion som gör att CO2 kan integreras i höjder högre än vad dess molekylvikt ensam skulle föreslå, även om andra processer, som stark updraft och downdraft luftströmmar, också är inblandade.
en handgjord ritning som förklarar de olika krafterna på jobbet i en vinflaska kontra jordens atmosfär. Bild: på samma sätt blir de fångade gaserna en del av den större atmosfären när de korkar den vinflaskan för första gången och tar den från källaren till en varmare rumstemperatur. Gasmolekyler blandas, och efter att flaskans vakuumtätning har brutits, ersätter korken välblandade molekyler kvar i flaskan när du byter ut korken själv. Syre kan nu nå vinet, så småningom får vinet att smaka ”av.”Den som har öppnat en flaska vin för att ”låta det andas” innan du dricker det vet att en viss mängd syresättning kan förbättra vinets smak, men så småningom kommer syresättning att förstöra de önskvärda egenskaperna. Så kom ihåg att ansvarsfullt konsumera en flaska vin inom några dagar för bästa smak. Och kom ihåg att även i ett flygplan på 30 000 fot kommer gasmolekyler i en öppen flaska vin att blandas precis som de gör i resten av atmosfären!
för detaljer om hur koldioxid bidrar till klimatförändringar, kolla in dessa inlägg: Hur exakt orsakar koldioxid Global uppvärmning? och om CO2 bara är 0,04% av atmosfären, hur driver den den globala uppvärmningen?
få vårt nyhetsbrev
mer ”du frågade” Q& som
hur exakt orsakar koldioxid Global uppvärmning?Du frågade: Varför är det så svårt att förutsäga vulkanutbrott?Du Frågade: Vad krävs för att anpassa sig till klimatförändringarna?
har du en brinnande vetenskapsfråga? Skicka oss ett mail eller meddelande oss på Instagram.