వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం

From LTRC

వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం (Atmospheric chemistry) అనేది వాతావరణ శాస్త్రం (atmospheric science) లోని ఒక విభాగం. ఇది భూమి వాతావరణం (Earth's atmosphere) మరియు ఇతర గ్రహాల వాతావరణం యొక్క రసాయన శాస్త్రం (chemistry) గురించి అధ్యయనం చేస్తుంది. ఈ బహుళ క్రమశిక్షణా విధానం (multidisciplinary approach) పరిశోధన, వాతావరణ కూర్పులో సహజ మరియు మానవ ప్రేరిత మార్పులను అర్థం చేసుకోవడానికి పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం (environmental chemistry), భౌతిక శాస్త్రం (physics), వాతావరణ శాస్త్రం (meteorology), కంప్యూటర్ మోడలింగ్ (computer modeling), సముద్ర శాస్త్రం (oceanography), భూగర్భ శాస్త్రం (geology) మరియు అగ్నిపర్వత శాస్త్రం (volcanology), శీతోష్ణస్థితి శాస్త్రం (climatology) మరియు ఇతర విభాగాలపై ఆధారపడుతుంది. పరిశోధనలోని కీలక అంశాలలో ట్రేస్ గ్యాస్‌ల ప్రవర్తన, కాలుష్య కారకాల ఏర్పాటు, మరియు ఏరోసోల్స్ మరియు గ్రీన్‌హౌస్ వాయువుల పాత్ర ఉన్నాయి. పరిశీలనలు, ప్రయోగశాల ప్రయోగాలు మరియు కంప్యూటర్ మోడలింగ్ కలయిక ద్వారా, వాతావరణ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు వాతావరణ మార్పుల కారణాలను మరియు పరిణామాలను పరిశోధిస్తారు.

వాతావరణ కూర్పు

[1]భూమి వాతావరణం యొక్క కూర్పు మరియు రసాయన శాస్త్రం అనేక కారణాల వల్ల ముఖ్యమైనవి, కానీ ప్రధానంగా వాతావరణం మరియు జీవుల మధ్య పరస్పర చర్యల కారణంగా ఇది ముఖ్యమైనది. అగ్నిపర్వతం ఉద్గారాలు, మెరుపులు మరియు సౌర కిరీటం (Solar corona) నుండి వచ్చే సౌర కణాల బాంబు దాడి వంటి సహజ ప్రక్రియలు భూమి వాతావరణం యొక్క కూర్పును మారుస్తాయి. ఇది మానవ కార్యకలాపాల ద్వారా కూడా మార్చబడింది మరియు ఈ మార్పులలో కొన్ని మానవ ఆరోగ్యం, పంటలు మరియు పర్యావరణ వ్యవస్థలకు హానికరం.

పొడి వాతావరణం యొక్క సగటు కూర్పు (మోల్ భిన్నంలు)
వాయువు % (NASA ప్రకారం)
నైట్రోజన్, N2 78.084%
ఆక్సిజన్, O2[2] 20.946%
చిన్నపాటి భాగాలు (మిలియన్ వంతుకు భాగాలు)
ఆర్గాన్, Ar 9340
కార్బన్ డయాక్సైడ్, CO2 425
నియాన్, Ne 18.18
హీలియం, He 5.24
మీథేన్, CH4 1.9
క్రిప్టాన్, Kr 1.14
సల్ఫర్ డయాక్సైడ్, SO2 1 వరకు
హైడ్రోజన్, H2 0.53
నైట్రస్ ఆక్సైడ్, N2O 0.34
జెనాన్, Xe 0.087
ఓజోన్, O3, వేసవిలో 0.07 వరకు
నైట్రోజన్ డయాక్సైడ్, NO2 0.02 వరకు
ఓజోన్, O3, శీతాకాలంలో 0.02 వరకు
అయోడిన్, I2 0.01

అదనంగా, వాతావరణ గాలిలో నీటి ఆవిరి ఉంటుంది. దీని నిష్పత్తి చాలా వేరియబుల్‌గా ఉంటుంది (సుమారు 0–3%; సాధారణంగా సుమారు 1%).

గమనిక

పొడి గాలి యొక్క సగటు పరమాణు ద్రవ్యరాశి 28.97 g/mol. వాయువు యొక్క కూర్పు సమయాన్ని బట్టి మరియు ప్రదేశాన్ని బట్టి గణనీయంగా మారవచ్చు. ఉదాహరణకు, CO2 మరియు CH4 యొక్క ఏకాగ్రతలు (concentrations) సీజన్ మరియు స్థానాన్ని బట్టి మారుతుంటాయి.

ట్రేస్ గ్యాస్ కూర్పు

పైన పేర్కొన్న ప్రధాన భాగాలతో పాటు, భూమి వాతావరణంలో సమీపంలోని వనరులు మరియు సింక్‌లను బట్టి గణనీయంగా మారే అనేక ట్రేస్ గ్యాస్ జాతులు ఉన్నాయి. ఈ ట్రేస్ వాయువులలో CFCలు/HCFCలు వంటి సమ్మేళనాలు ఉన్నాయి, ఇవి ఓజోన్ పొరకు ప్రత్యేకంగా హానికరం, మరియు H2S కు కుళ్ళిన గుడ్ల యొక్క విలక్షణమైన దుర్వాసన ఉంటుంది మరియు 0.47 ppb వంటి తక్కువ ఏకాగ్రతలలో కూడా వాసన చూడవచ్చు. ఉపరితలం దగ్గర కొన్ని అదనపు వాయువుల *సుమారు* మొత్తాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి. వాయువులతో పాటు, వాతావరణంలో ఏరోసోల్ రూపంలో కణాలు ఉంటాయి, ఉదాహరణకు బిందువులు, మంచు స్ఫటికాలు, బ్యాక్టీరియా మరియు ధూళి.

వాయువు కూర్పు
(ట్రిలియన్ వంతుకు భాగాలు
వాల్యూమ్ ద్వారా, పేర్కొనకపోతే)
కార్బన్ మోనాక్సైడ్, CO 40,000–200,000p39[3]
ఈథీన్, C2H4 11,200p37, కాలుష్య కారకం [3]
ఫార్మాల్డిహైడ్, H2CO 9,100p37, కాలుష్య కారకం [3]
ఎసిటిలీన్, C2H2 8,600 p37, కాలుష్య కారకం [3]
మిథనాల్, CH3OH 1,967[4]
ఈథేన్, C2H6 781[4]
డైక్లోరోడిఫ్లోరోమీథేన్, CCl2F2 530 p41[3]
కార్బొనిల్ సల్ఫైడ్, OCS 510 p26[3]
క్లోరోమీథేన్, CH3Cl 503[4]
ఐసోప్రేన్, C5H8 311[4]
ట్రైక్లోరోఫ్లోరోమీథేన్, CCl3F 237 p41[3]
ప్రొపేన్, C3H8 200[4]
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్, H2S 15–340 p26[3]
సల్ఫర్ డయాక్సైడ్, SO2 70–200 p26[3]
కార్బన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్, CF4 79 p41[3]
ఇథనాల్, C2H5OH 75[4]
కార్బన్ డైసల్ఫైడ్, CS2 15–45 p26[3]
నైట్రిక్ ఆక్సైడ్, NO 16[4]
బెంజీన్, C6H6 11[4]
బ్రోమోమీథేన్, CH3Br 9–10 p44[3]
సల్ఫర్ హెక్సాఫ్లోరైడ్, SF6 7.3 p41[3]
అయోడోమీథేన్, CH3I 0.36[4]
మొత్తం వాయు పాదరసం, Hg 0.209 p55[3]

విభాగం యొక్క చరిత్ర

వాతావరణ కూర్పుపై మొదటి శాస్త్రీయ అధ్యయనాలు 18వ శతాబ్దంలో ప్రారంభమయ్యాయి, అప్పుడు జోసెఫ్ ప్రీస్ట్లీ, ఆంటోనీ లావోయిజర్ మరియు హెన్రీ కావెండిష్ వంటి రసాయన శాస్త్రవేత్తలు వాతావరణ కూర్పుపై మొదటి కొలతలు తీసుకున్నారు.[5]

19వ శతాబ్దం చివరలో మరియు 20వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, పరిశోధకులు చాలా తక్కువ ఏకాగ్రత కలిగిన ట్రేస్ భాగాల వైపు తమ ఆసక్తిని మళ్లించారు. ఈ కాలం నుండి ఒక ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణ 1840లో క్రిస్టియన్ ఫ్రెడరిక్ షోన్‌బీన్ ద్వారా ఓజోన్ ఆవిష్కరణ.[6]

20వ శతాబ్దంలో వాతావరణ శాస్త్రం గాలి యొక్క కూర్పును అధ్యయనం చేయడం నుండి, వాతావరణంలోని ట్రేస్ వాయువుల ఏకాగ్రత కాలక్రమేణా ఎలా మారిందో మరియు గాలిలో సమ్మేళనాలను సృష్టించే మరియు నాశనం చేసే రసాయన ప్రక్రియలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ప్రారంభించింది. రెండు ముఖ్యమైన ఫలితాలు ఓజోన్ పొర ఎలా సృష్టించబడుతుందో మరియు నిర్వహించబడుతుందో సిడ్నీ చాప్‌మన్ మరియు గోర్డాన్ డాబ్సన్ వివరించడం, మరియు అరీ జాన్ హాజెన్-స్మిత్ యొక్క ఫోటోకెమికల్ స్మోగ్ వివరణ. ఓజోన్ సమస్యలపై మరిన్ని అధ్యయనాలు 1995లో పాల్ క్రుట్జెన్, మారియో మోలినా మరియు ఫ్రాంక్ షెర్వుడ్ రోలాండ్ మధ్య పంచుకోబడిన రసాయన శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతికి దారితీశాయి.

21వ శతాబ్దంలో దృష్టి ఇప్పుడు మారుతోంది. వాతావరణ రసాయన శాస్త్రాన్ని విడిగా కేంద్రీకరించడానికి బదులుగా, ఇది ఇప్పుడు భూమి వ్యవస్థలో ఒక భాగంగా, మిగిలిన వాతావరణం, జీవావరణం (biosphere) మరియు శిలావరణం (geosphere)తో కలిసి చూడబడుతోంది. ఈ అనుసంధానానికి ఒక చోదక శక్తి రసాయన శాస్త్రం మరియు శీతోష్ణస్థితి (climate) మధ్య సంబంధం. మారుతున్న శీతోష్ణస్థితి మరియు ఓజోన్ రంధ్రం యొక్క రికవరీ మరియు వాతావరణ కూర్పు యొక్క సముద్రాలు మరియు భూసంబంధిత పర్యావరణ వ్యవస్థలతో పరస్పర చర్య భూమి వ్యవస్థల మధ్య పరస్పర ఆధారిత సంబంధాలకు ఉదాహరణలు.[7] కొత్త రంగమైన గ్రహాంతర వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం కూడా ఇటీవల ఉద్భవించింది. ఖగోళ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ఖగోళ వస్తువుల ఏర్పాటును నిర్ణయించడానికి మరియు భూమి వంటి జీవానికి అనువైన పరిస్థితులను కనుగొనడానికి సౌర వ్యవస్థ మరియు ఎక్సోప్లానెట్ల వాతావరణ కూర్పులను విశ్లేషిస్తారు.[8]

పద్ధతి

పరిశీలనలు, ప్రయోగశాల కొలతలు మరియు మోడలింగ్ వాతావరణ రసాయన శాస్త్రంలో మూడు కేంద్ర అంశాలు. వాతావరణ రసాయన శాస్త్రంలో పురోగతి తరచుగా ఈ భాగాల మధ్య పరస్పర చర్యల ద్వారా నడపబడుతుంది మరియు అవి ఒక సమగ్ర మొత్తాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, పరిశీలనలు గతంలో ఊహించిన దానికంటే ఎక్కువ రసాయన సమ్మేళనం ఉందని మనకు చెప్పవచ్చు. ఇది కొత్త మోడలింగ్ మరియు ప్రయోగశాల అధ్యయనాలను ప్రేరేపిస్తుంది, ఇది పరిశీలనలను వివరించగలిగే స్థాయికి మన శాస్త్రీయ అవగాహనను పెంచుతుంది.[9]

పరిశీలన

వాతావరణ ప్రక్రియలను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు మోడళ్ల ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ణయించడానికి రసాయన వ్యవస్థల క్షేత్ర పరిశీలనలు అవసరం. వాతావరణ రసాయన శాస్త్ర కొలతలు నిరంతర పోకడలను గమనించడానికి దీర్ఘకాలికంగా లేదా చిన్న వైవిధ్యాలను గమనించడానికి స్వల్పకాలికంగా ఉంటాయి. అబ్జర్వేటరీలు, ఉపగ్రహాలు, ఫీల్డ్ స్టేషన్లు మరియు ప్రయోగశాలలను ఉపయోగించి ఇన్-సిటు మరియు రిమోట్ కొలతలు చేయవచ్చు.

రసాయన కూర్పు యొక్క సాధారణ పరిశీలనలు కాలక్రమేణా వాతావరణ కూర్పులో మార్పులను చూపుతాయి. మౌనా లోవా వంటి అబ్జర్వేటరీలు మరియు విమాన నౌకలు మరియు బెలూన్లు (ఉదా. UK యొక్క Facility for Airborne Atmospheric Measurements) వంటి మొబైల్ ప్లాట్‌ఫారమ్‌లు రసాయన కూర్పులు మరియు వాతావరణ గతిశీలతను అధ్యయనం చేస్తాయి. దీర్ఘకాలిక పరిశీలనల యొక్క ఒక అప్లికేషన్ కీలింగ్ కర్వ్ - 1958 నుండి నేటి వరకు కొలతల శ్రేణి, ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఏకాగ్రతలో స్థిరమైన పెరుగుదలను చూపుతుంది (ఇది కూడా చూడండి వాతావరణ CO2 యొక్క కొనసాగుతున్న కొలతలు). వాతావరణ కూర్పు యొక్క పరిశీలనలు ఉపగ్రహాల ద్వారా పాసివ్ మరియు యాక్టివ్ రిమోట్ సెన్సింగ్ ద్వారా ఎక్కువగా చేయబడుతున్నాయి, GOME మరియు MOPITT వంటి ముఖ్యమైన పరికరాలు వాయు కాలుష్యం మరియు రసాయన శాస్త్రం యొక్క ప్రపంచ చిత్రాన్ని అందిస్తాయి.[10]

ఉపరితల పరిశీలనలు అధిక సమయ రిజల్యూషన్‌తో దీర్ఘకాలిక రికార్డులను అందిస్తాయనే ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, కానీ అవి పరిశీలనలను అందించే నిలువు మరియు క్షితిజ సమాంతర స్థలంలో పరిమితం చేయబడ్డాయి. కొన్ని ఉపరితల ఆధారిత పరికరాలు ఉదా. LIDAR రసాయన సమ్మేళనాలు మరియు ఏరోసోల్స్ యొక్క ఏకాగ్రత ప్రొఫైల్‌లను అందించగలవు, కానీ అవి కవర్ చేయగల క్షితిజ సమాంతర ప్రాంతంలో ఇప్పటికీ పరిమితం చేయబడ్డాయి. అనేక పరిశీలనలు Atmospheric Chemistry Observational Databasesలో ఆన్‌లైన్‌లో అందుబాటులో ఉన్నాయి[11]

ప్రయోగశాల అధ్యయనాలు

ప్రయోగశాల అధ్యయనాలు భూమి వ్యవస్థల నుండి సంక్లిష్టమైన పరస్పర చర్యలను అర్థం చేసుకోవడానికి సహాయపడతాయి, వీటిని పెద్ద ఎత్తున కొలవడం కష్టం. ఏరోసోల్ ఛాంబర్‌ల వంటి నియంత్రిత వాతావరణాలలో ప్రయోగాలు నిర్వహించబడతాయి, ఇవి నిర్దిష్ట రసాయన ప్రతిచర్యల వ్యక్తిగత మూల్యాంకనాన్ని లేదా నిర్దిష్ట వాతావరణ భాగం యొక్క లక్షణాల అంచనాను అనుమతిస్తాయి.[12] సన్నిహితంగా సంబంధం ఉన్న ఉప-విభాగం వాతావరణ ఫోటోకెమిస్ట్రీ, ఇది సూర్యరశ్మి ద్వారా అణువులు విడిపోయే రేటును లెక్కిస్తుంది, ఫలితంగా వచ్చే ఉత్పత్తులను నిర్ణయిస్తుంది మరియు హెన్రీ నియమం గుణకాలు వంటి థర్మోడైనమిక్ డేటాను పొందుతుంది.

కాలుష్య కారకాలు మరియు సహజంగా సంభవించే సమ్మేళనాల వనరులు మరియు సింక్‌లను అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయోగశాల కొలతలు అవసరం. ఆసక్తి ఉన్న విశ్లేషణ రకాలు గ్యాస్-ఫేజ్ ప్రతిచర్యలపై, అలాగే ఏరోసోల్ల ఏర్పాటు మరియు పెరుగుదలకు సంబంధించిన వైవిధ్య ప్రతిచర్యలపై ఉంటాయి. ఏరోసోల్స్‌ను కొలవడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే పరికరాలలో యాంబియంట్ మరియు పార్టిక్యులేట్ ఎయిర్ శాంప్లర్లు, స్కానింగ్ మొబిలిటీ పార్టికల్ సైజర్లు మరియు మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్లు ఉన్నాయి.[13] [14]

మోడలింగ్

పరిశీలనా డేటాను వివరించడానికి, రసాయన ప్రతిచర్యల గురించి పరికల్పనలను పరీక్షించడానికి మరియు వాతావరణ రసాయనాల భవిష్యత్తు ఏకాగ్రతలను అంచనా వేయడానికి మోడల్స్ అవసరమైన సాధనాలు. వాతావరణ రసాయన శాస్త్రంపై సైద్ధాంతిక అవగాహనను సంశ్లేషణ చేయడానికి మరియు పరీక్షించడానికి, పరిశోధకులు సాధారణంగా కెమికల్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ మోడల్స్ (CTMs) వంటి కంప్యూటర్ మోడళ్లను ఉపయోగిస్తారు. CTMలు వాతావరణం యొక్క త్రిమితీయ రవాణా మరియు పరిణామం యొక్క వాస్తవిక వివరణలను అందిస్తాయి.[7] వాతావరణ మోడల్స్ వాతావరణం యొక్క ప్రవర్తనను ప్రతిబింబించే గణిత ప్రాతినిధ్యాలుగా చూడవచ్చు. ఈ సంఖ్యా మోడల్స్ వాతావరణంలోని రసాయనాల ఏకాగ్రతను నియంత్రించే డిఫరెన్షియల్ సమీకరణాలను పరిష్కరిస్తాయి.

సంక్లిష్టతను బట్టి, ఈ మోడల్స్ సరళమైన నుండి అత్యంత వివరణాత్మకమైన వరకు ఉండవచ్చు. మోడల్స్ సున్నా-, ఒకటి-, రెండు-, లేదా త్రిమితీయంగా ఉండవచ్చు, ప్రతి దానికీ వివిధ ఉపయోగాలు మరియు ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. త్రిమితీయ కెమికల్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ మోడల్స్ అత్యంత వాస్తవిక అనుకరణలను అందిస్తాయి కానీ గణనీయమైన గణన వనరులు అవసరమవుతాయి. ఈ మోడల్స్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉండవచ్చు, ఉదా. TOMCAT, భూమి అంతటా వాతావరణ పరిస్థితులను అనుకరించడం, లేదా ప్రాంతీయంగా, ఉదా. RAMS నిర్దిష్ట ప్రాంతాలపై ఎక్కువ రిజల్యూషన్‌తో దృష్టి పెట్టడం. గ్లోబల్ మోడల్స్ సాధారణంగా తక్కువ క్షితిజ సమాంతర రిజల్యూషన్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు తక్కువ సంక్లిష్టమైన రసాయన యంత్రాంగాలను సూచిస్తాయి కానీ అవి పెద్ద ప్రాంతాన్ని కవర్ చేస్తాయి, అయితే ప్రాంతీయ మోడల్స్ పరిమిత ప్రాంతాన్ని ఎక్కువ రిజల్యూషన్ మరియు వివరాలతో సూచించగలవు.[15]

వాతావరణ మోడలింగ్‌లో ఒక ప్రధాన సవాలు ఏమిటంటే, మోడల్‌లో చేర్చబడిన రసాయన సమ్మేళనాలు మరియు ప్రతిచర్యల సంఖ్యను వాతావరణంలో రవాణా మరియు మిక్సింగ్ వంటి భౌతిక ప్రక్రియల ఖచ్చితత్వంతో సమతుల్యం చేయడం. రెండు సరళమైన రకాల మోడల్స్‌లో బాక్స్ మోడల్స్ మరియు పఫ్ మోడల్స్ ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, బాక్స్ మోడలింగ్ సాపేక్షంగా సరళమైనది మరియు వందల లేదా వేల రసాయన ప్రతిచర్యలను కలిగి ఉండవచ్చు, కానీ అవి సాధారణంగా వాతావరణ మిశ్రమ పొర యొక్క చాలా ముడి ప్రాతినిధ్యాన్ని ఉపయోగిస్తాయి.[14] ఇది వాటిని నిర్దిష్ట రసాయన ప్రతిచర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది, కానీ వాస్తవ-ప్రపంచ గతిశీలతను ప్రేరేపించడంలో పరిమితం చేస్తుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, 3D మోడల్స్ మరింత సంక్లిష్టమైనవి, గాలి, ఉష్ణప్రసరణ మరియు వాతావరణ మిక్సింగ్ వంటి వివిధ భౌతిక ప్రక్రియలను సూచిస్తాయి. అవి రవాణా మరియు మిక్సింగ్ యొక్క మరింత వాస్తవిక ప్రాతినిధ్యాలను కూడా అందిస్తాయి. అయితే, గణన పరిమితులు తరచుగా రసాయన ప్రతిచర్యలను సరళీకరిస్తాయి మరియు సాధారణంగా బాక్స్ మోడల్స్ కంటే తక్కువ రసాయన ప్రతిచర్యలను కలిగి ఉంటాయి. రెండు విధానాల మధ్య ట్రేడ్-ఆఫ్ రిజల్యూషన్ మరియు సంక్లిష్టతలో ఉంటుంది.

ఈ సంక్లిష్ట మోడళ్ల సృష్టిని సరళీకరించడానికి, కొంతమంది పరిశోధకులు Autochem లేదా Kinetic PreProcessor వంటి ఆటోమేటిక్ కోడ్ జనరేటర్లను ఉపయోగిస్తారు. ఈ సాధనాలు రసాయన భాగాల యొక్క యూజర్-డిఫైన్డ్ ఫంక్షన్ ఆధారంగా డేటాబేస్ల నుండి సంబంధిత రసాయన ప్రతిచర్యలను ఎంచుకోవడం ద్వారా మోడల్-బిల్డింగ్ ప్రక్రియను ఆటోమేట్ చేయడంలో సహాయపడతాయి.[16] ప్రతిచర్యలు ఎంచుకోబడిన తర్వాత, కోడ్ జనరేటర్ స్వయంచాలకంగా వాటి సమయ పరిణామాన్ని వివరించే సాధారణ డిఫరెన్షియల్ సమీకరణాలను నిర్మిస్తుంది, ఇది మోడల్ నిర్మాణానికి అవసరమైన సమయం మరియు కృషిని బాగా తగ్గిస్తుంది.

మోడల్ అంచనా మరియు వాస్తవ-ప్రపంచ పరిశీలనల మధ్య వ్యత్యాసాలు మోడల్ ఇన్‌పుట్ పారామితులలో లోపాల నుండి లేదా మోడల్‌లోని ప్రక్రియల ప్రాతినిధ్యాలలో లోపాల నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి. ఉపరితల ఉద్గారాల వంటి కొన్ని ఇన్‌పుట్ పారామితులు మోడల్ ఫలితాలతో పోలిస్తే పరిశీలనల నుండి తక్కువ ఖచ్చితత్వంతో లెక్కించబడతాయి. పరిశీలించిన డేటాతో మెరుగ్గా సరిపోలడానికి తక్కువగా తెలిసిన పారామితులను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా మోడల్‌ను మెరుగుపరచవచ్చు.[7] ఈ సర్దుబాట్లను వర్తింపజేయడానికి ఒక అధికారిక పద్ధతి బయేసియన్ ఆప్టిమైజేషన్ ద్వారా ఇన్వర్స్ మోడలింగ్ ఫ్రేమ్‌వర్క్, ఇక్కడ CTMల నుండి ఫలితాలు ఎంచుకున్న పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి విలోమం చేయబడతాయి. మోడల్స్ మరియు ఉపగ్రహాల నుండి పరిశీలనల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన పెద్ద మొత్తంలో డేటాను వివరించడానికి ఇది ఒక ప్రభావవంతమైన పద్ధతిగా గత దశాబ్దంలో దృష్టిని ఆకర్షించింది.

ఒక ముఖ్యమైన ప్రస్తుత ధోరణి వాతావరణ రసాయన శాస్త్రాన్ని భూమి వ్యవస్థ మోడల్స్లో భాగంగా ఉపయోగించడం. ఈ మోడల్స్ వాతావరణ రసాయన శాస్త్రాన్ని ఇతర భూమి వ్యవస్థ భాగాలతో అనుసంధానిస్తాయి, శీతోష్ణస్థితి, వాతావరణ కూర్పు మరియు పర్యావరణ వ్యవస్థల మధ్య సంక్లిష్ట పరస్పర చర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి వీలు కల్పిస్తాయి.

అప్లికేషన్లు

వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం అనేది పర్యావరణ విధానం, మానవ ఆరోగ్యం, సాంకేతిక అభివృద్ధి మరియు శీతోష్ణస్థితి శాస్త్రాన్ని ప్రభావితం చేసే విస్తృత అప్లికేషన్లతో కూడిన బహుళ క్రమశిక్షణా రంగం. వాతావరణ రసాయన శాస్త్రంలో పరిష్కరించబడిన సమస్యలకు ఉదాహరణలు ఆమ్ల వర్షం, ఓజోన్ క్షీణత, ఫోటోకెమికల్ స్మోగ్, గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు మరియు గ్లోబల్ వార్మింగ్. సైద్ధాంతిక అవగాహనను పెంపొందించడం ద్వారా, వాతావరణ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు సంభావ్య పరిష్కారాలను పరీక్షించగలరు మరియు ప్రభుత్వ విధానంలో మార్పుల ప్రభావాలను అంచనా వేయగలరు. కీలక అప్లికేషన్లలో గ్రీన్‌హౌస్ వాయువు పర్యవేక్షణ, గాలి నాణ్యత మరియు కాలుష్య నియంత్రణ, వాతావరణ అంచనా మరియు వాతావరణ శాస్త్రం, శక్తి మరియు ఉద్గారాలు, స్థిరమైన ఇంధన అభివృద్ధి మరియు ప్రజారోగ్యం మరియు టాక్సికాలజీ ఉన్నాయి. గ్రీన్ అట్మాస్ఫియరిక్ కెమిస్ట్రీ పరిశోధన రసాయనాల స్థిరమైన, సురక్షితమైన మరియు సమర్థవంతమైన వినియోగానికి ప్రాధాన్యత ఇస్తుంది, ఇది CFCలు మరియు DDT వంటి హానికరమైన రసాయనాల వినియోగాన్ని తగ్గించే ప్రభుత్వ నిబంధనలకు దారితీసింది.[17]

రిమోట్ సెన్సింగ్ సాంకేతికతలో పురోగతి శాస్త్రవేత్తలను ఉపగ్రహాలు మరియు భూ-ఆధారిత స్టేషన్ల నుండి వాతావరణ రసాయన కూర్పును పర్యవేక్షించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఓజోన్ మానిటరింగ్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్ (OMI) మరియు అట్మాస్ఫియరిక్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ సౌండర్ (AIRS) వంటి పరికరాలు కాలుష్య కారకాలు, గ్రీన్‌హౌస్ వాయువులు మరియు ఏరోసోల్స్‌పై డేటాను అందిస్తాయి, ఇది గాలి నాణ్యతను నిజ-సమయ పర్యవేక్షణకు వీలు కల్పిస్తుంది.[18][19]

శిలాజ ఇంధనాలు మరియు పునరుత్పాదక ఇంధన వనరులతో సహా ఇంధన ఉత్పత్తి యొక్క పర్యావరణ ప్రభావాలను అంచనా వేయడానికి వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం చాలా ముఖ్యమైనది. ఉద్గారాలను అధ్యయనం చేయడం ద్వారా, పరిశోధకులు క్లీనర్ ఇంధన సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయవచ్చు మరియు గాలి నాణ్యత మరియు శీతోష్ణస్థితిపై వాటి ప్రభావాలను అంచనా వేయవచ్చు. వాతావరణ రసాయన శాస్త్రం గాలిలో విషపూరిత పదార్థాల ఏకాగ్రత మరియు పట్టుదలను లెక్కించడానికి కూడా సహాయపడుతుంది, ఇందులో పార్టిక్యులేట్ మ్యాటర్ మరియు వోలటైల్ ఆర్గానిక్ కాంపౌండ్స్ (VOCs) ఉన్నాయి, ఇవి ప్రజారోగ్య చర్యలు మరియు ఎక్స్‌పోజర్ అంచనాలకు మార్గనిర్దేశం చేస్తాయి.

ఇది కూడా చూడండి

సూచనలు

  1. ↑ Cairns, Iver. (23 September 1999). Earth's Atmosphere. The University of Sydney.
  2. ↑ Zimmer, Carl. (3 October 2013). Earth's Oxygen: A Mystery Easy to Take for Granted. The New York Times.
  3. ↑ 3.00 3.01 3.02 3.03 3.04 3.05 3.06 3.07 3.08 3.09 3.10 3.11 3.12 3.13 (2016). "Atmospheric Chemistry and Physics - from Air Pollution to Climate Change, 3rd ed.". Wiley. ISBN 9781119221173.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 (2010). "Characterization of trace gases measured over Alberta oil sands mining operations: 76 speciated C2–C10 volatile organic compounds (VOCs), CO2, CH4, CO, NO, NO2, NO, O3 and SO2". Atmospheric Chemistry and Physics. 10 (23) 11931–11954. doi:10.5194/acp-10-11931-2010.
  5. ↑ Weeks, M. E.. (1934). "Daniel Rutherford and the discovery of nitrogen". Journal of Chemical Education. 11 (2) 101. doi:10.1021/ed011p101.
  6. ↑ Schönbein, C. F. (1840). "On the odour accompanying electricity and on the probability of its dependency on the presence of a new substance". Philosophical Magazine. 17 293–294.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 (May 2017). "Modeling of Atmospheric Chemistry". 2–23. Cambridge University Press. ISBN 9781316544754.
  8. ↑ Gertner, Jon. (September 15, 2022). The Search for Intelligent Life Is About to Get a Lot More Interesting. The New York Times Magazine.
  9. ↑ (2003). "Atmospheric Chemistry in a Changing World". Springer-Verlag BerIin Heidelberg. ISBN 978-3-642-62396-7.
  10. ↑ (November 30, 2024). In-Situ and Remote Sensing Measurements. PennState College of Earth and Mineral Sciences Introductory Meteorology.
  11. ↑ (March 19, 2024). Air Quality Modeling - Surface and Upper Air Databases. U.S. Environmental Protection Agency.
  12. ↑ (2016). "Future of Atmospheric Research: Remembering Yesterday, Understanding Today, Anticipating Tomorrow". 15. The National Academies Press. ISBN 978-0-309-44565-8.
  13. ↑ (November 30, 2024). Centre for Atmospheric Science Instruments.
  14. ↑ 14.0 14.1 Jacobs, Daniel. (January 1999). "Introduction to Atmospheric Chemistry". Princeton University Press. ISBN 9780691001852.
  15. ↑ (1999). "Atmospheric Chemistry and Global Change". 439–441. The National Academies Press. ISBN 0-19-510521-4.
  16. ↑ Lockard, David. (November 2005). AutoChem.
  17. ↑ Anastas, Paul. (2018). "Origins and Early History of Green Chemistry". World Scientific Publishing.
  18. ↑ (22 November 2019). Ozone Monitoring Instrument (OMI). Aura - NASA Science.
  19. ↑ (2023). Handbook of Air Quality and Climate Change. Springer. doi:10.1007/978-981-15-2760-9_64.

మరింత చదవడానికి

  • Finlayson-Pitts, Barbara J.; Pitts, James N., Jr. (2000). Chemistry of the Upper and Lower Atmosphere. Academic Press. 0-12-257060-X.
  • Iribarne, J. V. Cho, H. R. (1980). Atmospheric Physics, D. Reidel Publishing Company.
  • Seinfeld, John H.; Pandis, Spyros N. (2006). Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change (2nd Ed.). John Wiley and Sons, Inc. 0-471-82857-2.
  • Warneck, Peter (2000). Chemistry of the Natural Atmosphere (2nd Ed.). Academic Press. 0-12-735632-0.
  • Wayne, Richard P. (2000). Chemistry of Atmospheres (3rd Ed.). Oxford University Press. 0-19-850375-X.

బాహ్య లింకులు

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Atmospheric chemistry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_chemistry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=వాతావరణ_రసాయన_శాస్త్రం&oldid=3965"