Bài giảng về khí quyển trái đất

Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêmđêm.. • Nhiệt độ của khí quyển Trái Đ

Bài thảo luận

1 Khí quyển

a Khái niệm và thành phần.

b Các tầng khí quyển.

c Nhiệt độ và áp suất các tầng khí quyển.

d Vai trò của khí quyển.

2 Ô nhiễm khí quyển.

a Hiện trạng.

b Các hoạt động gây ô nhiễm.

c Tác hại của ô nhiễm khí quyển.

d Những biện pháp hạn chế ô nhiễm khí quyển.

3 Vai trò của khoa học viễn thám trong theo dõi và

phát hiện các hiện tượng ô nhiễm khí quyển

Khái niệmvà thành phần khí quyển

Khí quyển Trái Đất là lớp các chất khí bao quanh hành

tinh Trái Đất và được giữ lại bởi lực hấp dẫn của Trái

Đất Nó gồm có nitơ (78,1% theo thể t ch) và ôxy

(20,9%), với một lượng nhỏ agon (0,9%), điôxđiôxí cacbon

(dao động, khoảng 0,035%), hơi nước và một số chất

khí khác Bầu khí quyển bảo vệ cuộc sống trên Trái Đất

bằng cách hấp thụ các bức xạ tia cực tím của mặt trời và

tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ giữa ngày và đêmđêm

Bầu khí quyển không có ranh giới rõ ràng với khoảng

không vũ trụ nhưng mật độ không khí của bầu khí

quyển giảm dần theo độ cao Ba phần tư khối lượng khí

quyển nằm trong khoảng 11 km đầu tiên của bề mặt

hành tinh Tại Mỹ, những người có thể lên tới độ cao

trên 50 dặm (80,5 km) được coi là những nhà du hành

vũ trụ Độ cao 120 km (75 dặm hay 400.000 ft) được

coi là ranh giới do ở đó các hiệu ứng khí quyển có thể

nhận thấy được khi quay trở lại Đường Cacman, tại độ

cao 100 km (62 dặm), cũng được sử dụng như là ranh

giới giữa khí quyển Trái Đất và khoảng không vũ trụ

• Nhiệt độ của khí quyển Trái Đất biến đổi theo độ cao so với mực

nước biển; mối quan hệ toán học giữa nhiệt độ và độ cao so với

mực nước biển biến đổi giữa các tầng khác nhau của khí quyển:

• Tầng đối lưu: từ bề mặt trái đất tới độ cao 7-17 km, phụ thuộc theo

vĩ độ (ở 2 vùng cựclà 7-10km) và các yếu tố thời tiết, nhiệt độ giảm dần theo độ cao đạt đến -50°C Không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh làm cho nước thay đổi cả 3 trạng thái, gây ra hàng loạt quá trình thay đổi vật lý Những hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương giá, sương

mù, đều diễn ra ở tầng đối lưu

• Tầng bình lưu: từ độ cao trên tầng đối lưu đến khoảng 50 km, nhiệt

độ tăng theo độ cao đạt đến 0°C Ở đây không khí loãng, nước và bụi rất ít, không khí chuyển động theo chiều ngang là chính, rất ổn định

• Tầng trung lưu: từ khoảng 50 km đến 80-85 km, nhiệt độ giảm theo

độ cao đạt đến -75°C Phần đỉnh tầng có một ít hơi nước, thỉnh

thoảng có một vài vệt mây bạc gọi là mây dạ quang

Các tầng khí quyển

• Tầng điện li: từ 80–85 km đến khoảng 640 km, nhiệt độ tăng theo

độ cao có thể lên đến 2.000°C hoặc hơn Ôxy và nitơ ở tầng này ởtrạng thái ion, vì thế gọi là tầng điện li Sóng vô tuyến phát ra từmột nơi nào đó trên vùng bề mặt Trái đất phải qua sự phản xạ củatầng điện li mới truyền đến các nơi trên thế giới Tại đây, do bức

xạ môi trường, nhiều phản ứng hóa học xảy ra đối với ôxy, nitơ, hơi nước, CO2 chúng bị phân tách thành các nguyên tử và sau đóion hóa thành các ion như NO+, O+, O2+, NO3-, NO2- và nhiềuhạt bị ion hóa phát xạ sóng điện từ khi hấp thụ các tia mặt trời

vùng tử ngoại xa

• Tầng ngoài: từ 500–1.000 km đến 10.000 km, nhiệt độ tăng theo

độ cao có thể lên đến 2.500°C Đây là vùng quá độ giữa khí quyểnTrái Đất với khoảng không vũ trụ Vì không khí ở đây rất loãng, nhiệt độ lại rất cao, một số phân tử và nguyên tử chuyển động vớitốc độ cao cố "vùng vẫy" thoát ra khỏi sự trói buộc của sức hút

Trái đất lao ra khoảng không vũ trụ Do đó tầng này còn gọi là

tầng thoát ly Tuy nhiêt, các nhiệt kế, nếu có thể, lại chỉ các nhiệt

độ thấp dưới 0°C do mật độ khí là cực kỳ thấp nên sự truyền nhiệt

ở mức độ có thể đo đạc được là rất khó xảy ra

Các tầng khí quyển

• Ranh giới giữa các tầng được gọi là ranh giới đối lưu hay đỉnhtầng đối lưu, ranh giới bình lưu hay đỉnh tầng bình lưu và ranhgiới trung lưu hay đỉnh tầng trung lưu v.v ở tầng này có mặtcác ion O+(<1500km), He+(<1500), H+(>1500km) Một phầnhiđrô của Trái Đất (khoảng vài nghìn tấn/năm) được tách ra đivào vũ trụ đồng thời các dòng plasma do môi trường thải ra làbụi vũ trụ (khoảng 2g/km²) cũng đi vào Trái Đất Giới hạn trêncủa đoạn khí quyển và đoạn chuyển tiếp với vũ trụ rất khó xácđịnh, ước đoán khoảng 1.000 km Nhiệt độ trung bình của khíquyển tại bề mặt Trái Đất là khoảng 14°C

Các tầng phía trên

- Ngoại quyển (>320 km) : nằm

ngoài không gian chứa các vệ

tinh của Trái Đất

Nhiệt độ các tầng khí quyển

Áp suất khí quyển

• Không khí là hỗn hợp của nhiều loại khí nên nó giống như bất kỳ loại khí nào khác Nó có thể nén được nên

nó bị nén lại ở tầng gần mặt đất.

- Ở gần mực nước biển p= 1kg/cm3 = 1013hPa

- Giảm 1hPa/10m cách mực nước biển

Sự tiến hóa của khí quyển Trái Đất

• Lịch sử của bầu khí quyển Trái Đất trong thời gian một tỷnăm trước đây vẫn chưa được hiểu rõ lắm Hiện nay bầukhí quyển Trái Đất vẫn là một đề tài nghiên cứu của cácnhà khoa học Bầu khí quyển ngày nay đôi khi vẫn đượcgọi là "bầu khí quyển thứ ba" trong sự so sánh về thànhphần hóa học so với hai bầu khí quyển trước đây Bầu khíquyển nguyên thủy chủ yếu là heli và hiđrô; nhiệt (từ lớp

vỏ Trái Đất khi đó vẫn nóng chảy và từ Mặt Trời) đã làmtiêu tan bầu khí quyển này

• Khoảng 3,5 tỉ năm trước bầu khí quyển chủ yếu là CO2 và

NH3 Đây là “bầu khí quyển thứ hai”

• Khi cây cối xuất hiện nhiều hơn lượng oxi tăng lên một

cách đáng kể, lượng CO2 giảm đi, xuất hiện ozon giúp cácloài sinh vất tránh khỏi các tia tử ngoại Bầu khí quyển

chứa oxi và nitơ Đây là “bầu khí quyển thứ ba”

Vai trò của khí quyển

• Sự tồn tại của bầu khí quyển

xung quanh trái đất quyết định

sự sinh tồn của nhân loại, duy

tím của mặt trời và tạo ra sự

thay đổi nhiệt độ giữa ngày và

đêm Nó làm giảm bớt nhiệt

chiếu vào Trái Đất và ngăn

nhiệt ở Trái Đất phát ra Nói

chung nếu không có bầu khí

quyển thì con người và các

sinh vật không thể tồn tại trên

Trái Đất

Ô nhi ễ m không khí

Ô nhiễm không khí là sự thay đổi

lớn trong thành phần của không

khí hoặc có sự xuất hiện các khí

lạ làm cho không khí không

sạch, có sự tỏa mùi, làm giảm

tầm nhìn xa, gây biến đổi khí

hậu, gây bệnh cho con người và

sinh vật

• Con người đã có nhiều hoạt động làm ô nhiễm bầu không khí như: cáchoạt động công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải (thải vào khíquyển các loại khí độc như: sun-fua điôxit; nitơ điôxit; cacbon điôxit

và hyđrô cacbon ) Bầu không khí bị nhiễm độc đã làm cho khí hậutrên trái đất bị biến đổi theo chiều hướng xấu đi, điển hình là lượngkhí cacbon điôxit với trên 8,5 tỷ tấn hàng năm, tích tụ vào bầu khí

quyển, gây ra hiệu ứng "nhà kính" làm nhiệt độ trái đất ngày một nónglên Đồng thời việc sử dụng quá mức một số hóa chất nhân tạo như: chlorofluocarbon; methyl chloroforem; methyl bromide được dùng

trong lĩnh vực làm lạnh, điều hòa không khí, tạo bọt xốp, dung môi, dập cháy, son khí và hóa chất dùng trong nông nghiệp với khối lượngtiêu thụ trên toàn thế giới khoảng 1,58 triệu tấn (theo thống kê của

Liên hợp quốc năm 1988)

Các hoạt động gây ô nhiễm

Các hoạt động gây ô nhiễm

khác Không khí chứa bụi lan

toả đi rất xa vì nó được phun

lên rất cao

Các hoạt động gây ô nhiễm

• Bão bụi gây nên do gió

mạnh và bão, mưa bào mòn

đất sa mạc, đất trồng và gió

thổi tung lên thành bụi

Nước biển bốc hơi và cùng

với sóng biển tung bọt mang

theo bụi muối lan truyền vào

không khí

Các hoạt động gây ô nhiễm

các khí sunfua, nitrit, các loại

muối v.v Các loại bụi, khí

này đều gây ô nhiễm không

khí

Các hoạt động gây ô nhiễm

Công nghiệp: Đây là nguồn gây ô

nhiễm lớn nhất của con người Các quá

trình gây ô nhiễm là quá trình đốt các

nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí đốt

tạo ra: CO2, CO, SO2, NOx, các chất

hữu cơ chưa cháy hết: muội than, bụi,

quá trình thất thoát, rò rỉ trên dây

truyền công nghệ, các quá trình vận

chuyển các hóa chất bay hơi, bụi Đặc

điểm: nguồn công nghiệp có nồng độ

chất độc hại cao,thường tập trung trong

một không gian nhỏ Tùy thuộc vào

quy trình công nghệ, quy mô sản xuất

và nhiên liệu sử dụng thì lượng chất

độc hại và loại chất độc hại sẽ khác

nhau

Các hoạt động gây ô nhiễm

• Giao thông vận tải: Đây là nguồn

gây ô nhiễm lớn đối với không

khí đặc biệt ở khu đô thị và khu

đông dân cư Các quá trình tạo ra

các khí gây ô nhiễm là quá trình

đốt nhiên liệu động cơ: CO, CO2,

SO2, NOx,Pb, Các bụi đất đá

cuốn theo trong quá trình di

chuyển Nếu xét trên từng

phương tiện thì nồng độ ô nhiễm

tương đối nhỏ nhưng nếu mật độ

giao thông lớn và quy hoạch địa

hình, đường xá không tốt thì sẽ

gây ô nhiễm nặng cho hai bên

đường

Các hoạt động gây ô nhiễm

• Sinh hoạt: Là nguồn gây ô nhiễm tương đối nhỏ, chủ yếu làcác hoạt động đun nấu sử dụng nhiên liệu nhưng đặc biệt gây

ô nhiễm cục bộ trong một hộ gia đình hoặc vài hộ xung

quanh Tác nhân gây ô nhiễm chủ yếu: CO, bụi

Các hoạt động gây ô nhiễm

• Tiếng ồn Tiếng ồn thuộc loại ô nhiễm khí quyển có hại đối vớicon người Tác động gây nóng giận của âm thanh (tiếng ồn) tớicon người phụ thuộc vào cường độ, thành phần phổ và thời

gian tác động của nó Những tiếng ồn với phổ liên tục ít gâynóng giận so với những tiếng ồn với khoảng tần hẹp Tiếng ồngây cáu giận mạnh nhất trong dải tần 3 000－5 000 Hz.

• Do hoạt động của con người, do hoạt động sản xuất nông

nghiệp như dùng phân bón hoá học và thuốc trừ sâu…

Quá trình khuếch tán các chất gây

• Tốc độ và hướng gió

• Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp khí quyển

• Hiện tượng nghịch đảo nhiệt

Tác hại của ô nhiễm không khí

• CO được hình thành chủ yếu do

đốt cháy không hoàn toàn các

nhiên liệu hoá thạch, CO2 được

hình thành do đốt cháy hoàn

toàn nhiên liệu hoá thạch là

nguyên nhân gây nên hiệu ứng

nhà kính và nóng lên toàn cầu

hiện nay

• SO2được hình thành chủ yếu do đốt các nhiên liệu hoá thạch đặcbiệt là than đá Nó là chất khí khá độc nếu hít phải nó sẽ phá

huỷmạnh niêm mạc và gây các bệnh về hô hấp

• NO2 được hình thành chủ yếu do đốt cháy các nhiên liệu hoá

thạch gây bệnh về đường hô hấp và ảnh hưởng xấu tới sinh vật

• CH4, H2S, NH3 là các chất khí được hình thành trong quá trìnhphân giải yếm khí các xác hữu cơ Khí ở nồng độ cao trong

không khí sẽ gây mùi khó chịuvà làm ch bầu không khí bị ô

nhiễm Gây bệnh cho người về đường hô hấp

• Bụi là yếu tố gây ô nhiễm đáng quan tâm, nhất là các khu vực đô thị, khu vực công nghiệp, khu vực gần đường giao thông

• Có hai loại bụi trong không khí: bụi đất và bụi hoá chất

• Bụi có tác hại rất lớn đến con người: là nguyên nhân gây các bệnh về

hô hấp cho con người và các sinh vật

Khí quang hoá

• Dưới tác động của một số chất ô nhiễm không khí bị biến đổi thành những chất khác gây ra ô nhiễm môi trường

• Các chất đó là ozon, PAN, Aldehyd

• Ô nhiễm không khí quang hoá ảnh hưởng đến sức

khoẻ của con người cũng như các hoạt động sản xuất khác

Khí nhà kính và hiệu

Khí nhà kính

- Là những khí có khả năng hấp thụ nhiêt rất hiệu quả

- trong khí quyển có rất nhiều loại khí này như

CO2, CFC, CH4, O3, NOx là những khí có khả nănng hấp thụ nhiệt nhiều nhất.

Hiệu ứng nhà kính: Là hiện tượng bức xạ nhiệt từ mặt trời

xuống trái đất làm bề mặt trái đất nóng lên khi đó trái đất sẽ

thường xuyên tản nhiệt ra không trung bên ngoài Nếu trong

không trung có những loại khí trênthì chúng sẽ hấp thụ lấy nhiệt

độ, không cho nhiệt độ phát tán vào vũ trụ và làm cho trái đấtngày càng nóng lên

• Hiệu ứng nhà kính

- Trong những năm gần đây, con người thải

ra khí nhà kính càng nhiều hơn Dẫn đến

nhiệt độ trái đất ngày càng nong lên, đến

lúc nhiệt độ tăng quá cao thì hậu quả thật

-Mức độ thải ra khí nhà kính trên thế giới là

khác nhau tuỳ thuộc vào mỗi quốc gia,

lượng khí thải chủ yếu là do hoạt động

công nghiệp ở các nước đang phát triển

Những giải pháp hạn chế ô nhiễm

- Cải tiến công nghệ để giảm tối

đa mức khí thải

đốt cháy triệt để nhiên liệu

- Nghiên cứu thay thế các

nguyên liệu sạch trong sản

xuất

- Lắp đặt các thiết bị lọc hút khí

thải công nghiệp

- Tăng cường cải tiến công

nghệ trong mọi mặt đời sống

của con người để hạn chế sử

dụng nguyên liệu hoá thạch

- Tăng cường việc nghiên cứu

và đưa vào sử dụng các dạng

năng lượng sạch

- Trong thiết kế các nhà máy và

khu công nghiệp phải chú ý

hệ thống xử lý khí thải và phải

tránh xa khu dân cư

- Tăng cường trồng và bảo vệ

thảm thực vật

- Xây dựng và thực hiện luật bảo

vệ môi trường

- Nâng cao ý thức của người dân

trong bảo vệ môi trường

Vai trò của khoa học viễn thám

• Cùng với những thành

tựu của loài người trong

công cuộc chinh phục vũ

trụ thì viễn thám đã và

đang được phát triển

mạnh mẽ, trở thành một

phương pháp rất có hiệu

quả, được áp dụng trong

nhiều lĩnh vực nghiên cứu

tài nguyên, môi trường,

quản lý và tổ chức lãnh

thổ

Vai trò của khoa học viễn thám

• "Viễn thám là một khoa học

thu nhận thông tin của bề

mặt trái đất mà không tiếp

xúc trực tiếp với bề mặt ấy

Điều này được thực hiện

nhờ vào việc quan sát và

thu nhận năng lượng phản

Vai trò của khoa học viễn thám

• Ứng dụng công nghệ viễn thám ở nước

ta trong nhiều năm nay chủ yếu tập

trung vào hai loại tài nguyên cơ bản là

đất cùng với lớp phủ trên đất, dưới đất

và nước Tài nguyên thứ ba là không

khí - liên quan trực tiếp tới sự sinh tồn

của con người, nhưng công nghệ viễn

thám ở nước ta chưa có điều kiện ứng

dụng

Các công trình nghiên cứu của Việt

Nam về ô nhiễm môi trường không khí

mới dừng ở mức xử lý các số liệu từ

các trạm quan trắc mặt đất, sau đó gán

cho hàm lan truyền ô nhiễm trong khí

quyển Vấn đề ứng dụng tư liệu viễn

thám vệ tinh vào lĩnh vực nghiên cứu ô

nhiễm môi trường không khí chưa

được đề cập trong hững năm qua.

The end