Séta az alagútban

A levegőt különböző mérettartományú elemek, vegyületek alkotják. Ezek közül a nanométer méretű részecskék a levegő legkisebb alkotóelemei, mobilitási átmérőjük 100 nanométernél kisebb, ezért ultrafinom részecskéknek is szokás nevezni őket. Fontos éghajlati hatásuk miatt váltak az elmúlt években sok kutatás alanyává, hiszen míg az üvegházhatású gázok a légkör melegedését okozzák, úgy a levegőben lévő aeroszoloknál a hűtő hatás bizonyított, s mivel ennek a folyamatnak a hatásai a legkevésbé ismertek, ennek tisztázása egy komoly tudományos feladat elé állítja a kutatókat. Az ELTE Anyagfizikai Tanszék szemináriumának keretein belül Salma Imre (Kémia Intézet) tartott előadást az ultrafinom részecskékről, valamint ezek keletkezéséről.

 

Egyrészt a körülöttünk lévő szuszpendált szilárd és cseppfolyós részecskék képesek közvetlen kölcsönhatásba lépni a napsugárzással. Szórják, valamint visszaverik a fényt. Másrészt, közvetett hatásaik is vannak. Például a felhőben kondenzációs magokat hoznak létre, melyekből felhőcseppek keletkeznek, és ezek a felhők visszaverik az űrbe a beeső sugárzás nagy részét.

Egy hajómotor által kibocsátott kisméretű részecskék hatására a vízgőz nagyobb számú kondenzációs magra kondenzálódik, és az így kialakult cseppek száma megnő, méretük lecsökken. Tartózkodási idejük a légkörben nő, és nem utolsósorban az így kialakult felhő fehérebb, jobban visszaveri a fényt.

Ezek a nanoméretű részecskék az emberi egészségre is fokozott kockázatot jelentenek, ott is főleg a tüdőbe jutás által. Az emberi szervezet ugyanis ezen keresztül van leginkább kapcsolatban a környezetével. Míg a bőr felülete olyan 2 m2 körüli, a légzőszervek kiterítve 150 m2 felületet ölelnek fel. Tiszta levegő mellett nem a levegőben lévő tömegkoncentráció, hanem az abban lévő részecskék száma és mérete van hatással az egészségünkre. Közepes fizikai aktivitás mellett, azaz ha ülünk vagy állunk, semmi különöset nem csinálunk, egy nap alatt körülbelül 20 m3 levegőt lélegzünk be. Ha figyelembe vesszük a budapesti átlag koncentrációt, ez azt jelenti, hogy nagyjából 100 milliárd aeroszol részecske jut a tüdőnkbe ez alatt a nap alatt. Mint tudjuk, ha egy nagyobb részecske a tüdőnkbe jut, azt a csillók kisöprik onnan. A tüdőben kiülepedett apró részecskék azonban képesek eljutni egészen a léghólyagokig, ahol a tisztítást már a falósejtek végzik. De sajnos nincs annyi takarítónk, mint szemetünk. Az el nem takarított részecskék pedig felszívódnak a sejtfalon keresztül, bejutnak a véráramba, végül pedig akár a központi idegrendszert is elérhetik. Ilyen nanoméretű részecske például a korom, mely, a légzési mechanizmusnak köszönhetően a bordák között képes fekete sávokban kirakódni a tüdőn.

A részecskék fő forrása a magas hőmérsékletű közvetlen emisszió, ami városokban a gépjármű forgalomnak, a fűtésnek, égetésnek, valamint az ipari tevékenységeknek köszönhető. De kibocsáthatja őket nanotechnológia eszköz is, mint például egy lézeres nyomtató, melyben nanométer méretű festékszemcsék találhatók. Így ha egy ilyen printer már koros, az irodában jelentős nanométer részecske kibocsátással lehet számolni. Természetes forrása a légköri nukleáció, mely egy elsőrendű fázisátalakulás, amikor homogén, gáz fázisban lévő vegyületek reagálnak egymással és új vegyületek jönnek létre. Ezek az új vegyületek pedig könnyen tudnak folyadék vagy szilárd fázis létrehozni. Ehhez a fázisátalakuláshoz a levegő nagymértékű túltelítettségére van szükség. A nukleációhoz  továbbá szükség van vízgőzre, elővegyületekre, mint például a kén-dioxidra, illékony szerves vegyületekre, vagy az ammóniára, valamint a levegőben az elővegyületekből nukleálódott  gázokra.  A nukleáció során az elővegyületek fotokémiai reakciók során hidroxilgyökkel reagálnak, az így keletkező anyagok kevésbé lesznek illékonyak elődjeiknél, gócokat fognak kialakítani, melyek elkezdenek nőni, és mikor elérték a megfelelő méretet, kialakulnak a már fent említett kondenzációs magok. Ha méreteloszlás formájában ábrázolni akarjuk a folyamatot, egy banángörbét kapunk eredményül. A nukleációs elméletek még nem a legtökéletesebbek. Mivel a nukleáció indulásakor csak néhány molekula van jelen, így a klasszikus termodinamikai tárgyaláshoz nincs elég statisztikai adat, ha pedig kvantumkémiai oldalról vizsgálnánk a dolgot, abban az esetben túl sok molekula áll rendelkezésünkre, így a kutatók most próbálnak a két lehetőség között lavírozva utat találni.

Mérésük során a korábban használt aerodinamikai elveket teljes egészében el lehet felejteni, hiszen ezek a molekulát nagyon kicsik, követik a légáramlatot, műszerrel egyáltalán nem lehet őket mérni. Kifejezetten az ilyen apró szemcsék mérésére szolgáló műszer a DMPS, amely 6-100 nanométeres tartományban lévő részecskék méreteloszlását méri elektrosztatikai elvek alapján. A méret szeparáció elektromos töltés alapján zajlik. Az így szétválogatott részecskék számát egy kondenzációs részecskeszámláló fogja megadni. A mérési adatok alapján a napi átlag Csillebércen 3600, a Lánchíd előtti alagútban 134000, a Rákóczi úton 22000 db részecske cm3-enként. Az alagútban egy 10 perces séta alatt olyan expozíciónak vagyunk kitéve, mint egy 1,5 órás belvárosi séta alkalmával.

 

0 Tovább

Ködből ivóvíz

     Közismert tény, hogy a Föld vízkészletének mindössze 2%-a édesvíz, ami alkalmas öntözésre, illetve emberi fogyasztásra. Napjainkban a Föld számos országában problémát jelent, hogy a lakosság nem jut elegendő ivóvízhez. Egy ENSZ jelentés szerint a világon 6 emberből 1-nek nem jut tiszta ivóvíz. Ennek oka lehet a szárazság, a szegénység és a környezetszennyezés. Egyes tanulmányok szerint ez a probléma 2025-re már világszerte közel 3 milliárd embert fog érinteni, ezért a jövőben ennek megoldása elkerülhetetlen.

                                   Ivóvízhiánnyal leginkább veszélyeztetett területek
                                                     (Forrás: http://wwf.panda.org)

     A legkézenfekvőbb megoldás a tengervíz sótalanítása lenne, azonban a WWF (Természetvédelmi Világalap) szerinte ez a technológia nagy mennyiségű üvegházhatású gáz kibocsátását eredményezi. Léteznek azonban alternatív megoldások, ezek egyike a ködből történő vízgyűjtés. A Fog Quest (http://www.fogquest.org)  egy kanadai non-profit szervezet, ami a fejlődő országok hegyvidéki területein élőknek segít megfelelő mennyiségű vízhez jutni. Úgynevezett ködgyűjtő eszközöket helyeznek ki, melyek felépítése rendkívül egyszerű: két rúd közé polipropilén és polietilén speciális keverékéből álló 40m2-es hálót feszítenek ki, ami képes megkötni a levegő nedvességét. Amikor pedig a háló szövetein felfogott vízcseppecskék elég nagy cseppekké válnak, akkor belefolynak az erre a célra előkészített tartályokba. Tekintve, hogy 1 köbméternyi köd 0,05-0,5 g folyékony vizet tartalmaz, ezáltal egyetlen háló akár 150-170 liter vizet is képes összegyűjteni naponta.



                                                     Ködgyűjtő eszközök
                                       (Forrás: news.nationalgeographic.com)

     Természetesen nem érdemes ilyen berendezéseket akárhová telepíteni. Amennyiben javasolnak egy területet a Fog Quest-nek, akkor a szervezet szakemberei először megvizsgálják a köd kialakulásának gyakoriságát és sűrűségét. Ezt követően kísérleti gyűjtőket helyeznek el, amik segítségével megállapítható, hogy mennyi vizet lehet összegyűjteni az adott területről.  Megfelelő értékek esetén üzembe helyezik a ködgyűjtőket. Az elmúlt 2 évtizedben többek között Chilében, Haitin, a Dominikai Köztársaságban, Ecuadorban, Peruban, Guatemalában, Namíbiában és Peruban helyeztek el ködgyűjtőket. Az így összegyűjtött vizet nemcsak az ivóvízszükséglet kielégítésére használják, hanem általa tudják öntözni a kerteket és a mezőket, vagyis mezőgazdasági termelésre is fordítják.

0 Tovább

Az időjárás a felhőkön túl

"Hogyan jelzitek előre az időjárást? A felhőkből? Felnéztek az égre és megállapítjátok, hogy holnap esni fog?"

Ilyesmi kérdésekkel nem egyszer találkoztam már, amikor valaki megtudta, hogy meteorológusnak készülök.

1. ábra: Érkező melegfront rétegfelhőzete (a gomolyfelhők most nem számítanak) - "Igen, néhány órán belül esni fog."

A dolog nem ennyire egyszerű. Megkísérlem röviden, tömören elmagyarázni.

Vannak fizikai törvényszerűségek, amik leírják a légkör állapotát és annak időbeli változását. Pl. hogyan mozog a levegő (szél), hogyan melegszik fel, illetve hűl le (hőmérséklet), hogyan párolog a víz, mik befolyásolják ezek időbeli változását, stb.

Ezeket matematikai egyenletekkel le lehet írni (lásd. HTER és fizikai parametrizációk).

Az egyenleteket pedig be lehet programozni és egy jó erős számítógép elvégzi a számításokat:

2. ábra: Az OMSz szuperszámítógépe (üzemben: 2011. augusztus óta, forrás: origo.hu)

Ha megmondjuk, hogy most mi a helyzet, pl. itt és itt milyen meleg van, merre fúj a szél, stb., akkor a számítógép kiszámolja, hogy pl. holnap itt és itt milyen meleg lesz és merre fog fújni a szél. Ezeket a programokat numerikus időjárás-előrejelző modelleknek nevezzük. A meteorológusok többek között ezek segítségével készítik az előrejelzéseket.

Természetesen a modellek nem tökéletesek, de ez már egy másik téma, amit ebben az írásban nem fejtenék ki bővebben, de itt lehet róla olvasni.

3. ábra: A relatív nedvesség függőleges eloszlásának időbeli menete itt, két modell alapján (A sötétzöld azt jelenti, hogy ott és akkor felhő várható.) (forrás: meteor24.elte.hu)

0 Tovább

Milyen időjárást hoznak a fagyosszentek?

Egy topolyai népi hiedelem a május közepén esetlegesen előforduló fagyokra: „Pongrác kánikulában subában megfagyott, Szervác a Tisza közepén víz nélkül megfulladt, Bonifácot pedig agyoncsipkedték a szúnyogok – ezért haragusznak ránk, emberekre és évről évre visszajönnek, hogy bosszantsanak bennünket”.

 

A három fagyosszent: Pongrác, Szervác és Bonifác (forrás: www.edenkert.hu)

De kik is azok a fagyosszentek és tényleg bosszantani akarnak minket?

A legkevésbé sem erről van szó, azonban elődeink fantáziájának ez nem szabhatott határt! Pongrác, Szervác és Bonifác a Kr. u. 3. században, ezekben a napokban, május 12-én, 13-án és 14-én haltak vértanúhalált, akiket a katolikus egyház a szentek sorába emelt. Legendáik és az időjárás között azonban semmilyen valós kapcsolat nincs, csupán a néphagyomány teremtett közöttük összefüggést, miszerint a szentek úgy fagytak halálra, hogy nyomorult betegeket a saját ruhájukkal takargattak. A betegek életben maradtak, ők azonban belehaltak a hirtelen támadt hidegbe (mindszenti hagyomány). A hiedelem alapjául szolgálhat, hogy május közepén még nagy lehet a valószínűsége a sarkvidéki hidegebb légtömegek betörésének a Kárpát-medencébe, az ezzel járó derült időnek és az erős éjszakai lehűlésnek, ami a frissen kikelt veteményben és a zsenge növényzetben jelentős károkat okozhat.

A hajnali fagytól deres növény (forrás: sikloskert.blogspot.com)

Milyen időjárás lesz a hét első napjaiban?

Vasárnap egy hidegfront halad át hazánk területe felett, amely hatására a jövő hét első napjaiban egyértelmű lehűlés várható a magasban (lásd a felső görbesereg szoros együttfutását az alábbi ábrán, az időszak elején) és a felszín közelében egyaránt. Csökkennek az éjszakai minimum hőmérsékletek (5–10 °C), valamint mérséklődik a nappali felmelegedés, 15–20 °C-ra van kilátás. Hétfőn eleinte borult égboltra tekinthetünk fel, majd napközben több helyen felszakadozhat a felhőzet, így a délutáni órákban többfelé várható többórás napsütés is és ezzel együtt záporeső egyaránt. Kedden és szerdán egy, a mediterrán térségben kialakuló ciklon előoldalán nagy nedvességtartalmú légtömeg áramlik Magyarország fölé, amelynek következtében többfelé várható kiadós mennyiségű csapadék.

Valószínűségi előrejelzés 2014. május 10. 00 UTC kezdődátummal az 1500 m magasan (850 hPa) uralkodó hőmérsékleti viszonyokra és a csapadékra vonatkozóan
(forrás: www.wetterzentrale.de)

A valószínűségi fáklyadiagramok értelmezéséről a Március 15-i időjárás (tavaly és idén) című, korábbi blogbejegyzésben olvashatnak.

Baranya megyében és a Drávaszögben egyaránt ismert mondás: „Sok bort hoz a három „ác”, ha felhőt egyiken sem látsz.” Bár felhőből egyik nap sem lesz hiány, reméljük, hogy az idei szőlőtermést és annak minőségét ez a legkevésbé sem fogja befolyásolni!

Visszatérve a jövő hét elejének időjárására, idén tehát nem kell tartanunk Pongrác, Szervác és Bonifác haragjától, fagyra az országban sehol nem kell számítani, de az esernyőt, esőkabátot senki ne felejtse otthon!

0 Tovább

Húsvét előtt hidegcsepp

Április 16-án Észak-Európa térsége felett leszakadt a nyugatias áramlásról egy magassági hidegcsepp, mely délről megkerülve Magyarországot, később országunk határától keletre kezdte meg útjának befejezését. Általában a hidegcseppek a végstádiumukban vagy stacionáriussá válnak és feloszlanak, vagy visszacsatlakoznak a vezető áramláshoz. Igen ritkák azok az esetek, mikor csatlakoznak egy másik örvényléshez és együtt folytatják útjukat. Április 18-tól látható, hogy egy Balkán ciklon örvénylik Magyarországtól nyugatra. 

 

Nyugatról egy Balkán ciklon, míg keletről egy hidegcsepp fogja közre Magyarországot

(www.wetterzentrale.de)

Ez azért érdekes, mert ahelyett, hogy a hidegcsepp feloszlana vagy újra egyesülne a vezető áramlással, mégis a Balkán ciklonnal fog egybeolvadni. Az egyebeolvadást, hogy megtegye, útja éppen országunkon és Budapesten keresztül viszi.

 

Hidegcsepp Magyarország felett, mely retrográd mozgást végez

( www.wetterzentrale.de)

De mi is az a hidegcsepp? Miért is fontos, hogy jobban megismerjük?

A magassági hidegcsepp vagy hidegörvény olyan légtömeg, amely elkülönült a nyugatias áramlástól a középtroposzférában kb. 5000-5500 m-es magasságban, 500 hPa nyomási szint közelében. A belsejében található hideg levegő a felszínen rendszerint nem jelenik meg, így nagy a vertikális hőmérsékleti gradiens, amely labilitást okozva heves zivatarok kialakulásához vezet, főként a nyári félévben. Átmérője néhány 100 km, a műholdképeken egy miniciklonhoz hasonlít.

 

A hidegcseppek szinoptikai vizsgálata a hazai- és európai szakirodalomban a jelentőségéhez mérten talán kevésbé volt kutatás tárgya az elmúlt évtizedekben. Így keletkezési helyükről, kialakulási feltételeikről, szinoptikai és dinamikai hátterükről csak keveset tudunk. Vizsgálatuk igen fontos, mert természeti katasztrófákat tudnak okozni, mint például hatalmas felhőszakadásokat, melyek árvizeket okozhatnak, olykor tornádókat is generálnak.

Érdekességképpen elmondható, hogy az elmúlt években is húsvét előtt szinte mindig hidegcsepp volt.

0 Tovább

Utoljára kommentelt bejegyzések