zdroj: Strategic Plan for the U.S. Climate Change Science Program
Author Phillipe Rekacewicz, 2003
Pracovník odpovědný za sekci: Mgr. Peter Huszár, Ph.D.
Složení atmosféry a chemické procesy v ní probíhající jsou důležité především kvůli interakci mezi atmosférou a živými organismy. Chemické složení atmosféry je důsledkem složitých procesů, z kterých jsou nejdůležitější: emise z povrchu, chemické reakce, transport a suchá a mokrá depozice.
Emise z povrchu: pod tímto rozumíme proces, při které se do volného ovzduší uvolňují určité plyny a aerosolové částice. Emise mohou mít přirozený zdroj jako např. emise ze sopek, emise z požárů (pokud vznikly přirozenou formou např. po úderu blesku), emise solí při tříštění vodních kapek při intenzivním vlnění oceánů, emise prachu z povrchu při interakci s prouděním a nakonec emise biogenní, při kterém jde o plynné sloučeniny emitovány rostlinami. Naopak emise antropogenní vznikají v důsledku lidské činnosti, zejména spalování fosilních paliv, dopravy (zejména automobilové), při průmyslové výrobě atd.
Látky, které se do ovzduší dostávají těmito emisemi poté často podléhají chemickým přeměnám, při kterých vznikají tzv. sekundární sloučeniny. Je jich celá řada, pro zmínku stojí např. ozón, který není povrchem přímo emitován, ale je ve značném množství produkován ve stratosféře a také v troposféře. Některé látky účastní reakcí, které probíhají také ve kapalné fázi často za přítomnosti vody. Tyto nazýváme reakcemi heterogenními a častou vedou k tvorbě sekundárních aerosolových částic.
Různé látky v atmosféře mohou být transportovány do značných vzdáleností, čímž proudění vzduchu může přispívat ve velké míře ke složení atmosféry v místech, kde nejsou emise příliš vysoké.
Doba života plynných, kapalných i pevných složek v atmosféře je pak uzavřen depozicí na zemský povrch. Rozlišujeme suchou depozici, pod nimž rozumíme gravitační sedimentaci látek na zemských povrch, a depozici mokrou, kdy jde o vymývání oblačnou a srážkovou vodou.
Kromě již zmíněné interakce s ekosystémem má složení a chemismus atmosféry význam také v radiační bilanci atmosféry. Některé plyny a aerosolové částice mohou vstoupit do interakce se sluneční a tepelnou radiací a způsobit její absorpci, odraz a rozptyl, nebo mohou sami emitovat tepelné záření. Tímto mění radiační bilanci atmosféry, což má za důsledek změněnou tepelnou rovnováhu a výsledkem je změna teploty.
Na modelování těchto procesů slouží numerické modely chemismu atmosféry, které je počítají v konečných časových krocích a poskytují časovou závislost tří-dimenzionálního rozložení chemických složek a aerosolů. Na KMOP MFF UK je nyní aktivně používán chemický transportní model CAMx (www.camx.com), tzv. eulerovský model, kde se počítá změna koncentrace látek v systému pevně spojeném se zemských povrchem. Další z modelů schopné modelovat atmosférickou chemii používaných na katedře je WRF-Chem (http://www.acd.ucar.edu/wrf-chem/).
Pro popsaní radiačních důsledků chemických procesů probíhajících v atmosféře se často volí technika couplování s meteorologickým nebol klimatickým modelem. Při níž meteorologický/klimatický model poskytuje meteorologické podmínky pro běh modelu chemismu, který pak poskytuje spočtené koncentrace zpátky pro meteorologický model, který v sobě obsahuje algoritmus pro výpočet radiačních vlivu a následných teplotních změn. Na katedře je nyní využíván couple CAMx s regionálním klimatickým modelem RegCM.
Modely atmosférické chemie nebo jejich couply s meteorologickýcmi/klimatickými modely mohou sloužit k celé řadě účelu od vyhodnocení vlivů určitých emisí (např. z dopravy, z určitých měst, ze zemědělské činnosti atd) na čistotu ovzduší, přes modelování změn koncentrace polutantu v důsledku možných klimatických změn až k modelování klimatických dopadů změněných emisí v důsledku perturbace radiační rovnováhy atmosféry (např. při tvorbě troposférického ozónu, který je skleníkový plyn.)
V sekci Studium naleznete odkaz na předměty, které se věnují výuce atmosférické chemie nebo s ní z části souvisejí. Katedra se také podílí nebo podílela na celé řadě projektů souvisejících s výzkumem atmosférické chemie s velkým počtem publikací, jejichž přehled je uveden v části Výzkum a publikace.
