Utilizador:
Troca de Partículas
Storyboard 
A troca de substâncias entre a atmosfera e o oceano pode incluir partículas. Isso é particularmente relevante ao estudar a transferência de moléculas de CO2 da atmosfera para o oceano.Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss, Martin T. Johnson (eds.). Springer, 2014Chapter: Transfer Across the Air-Sea Interface
ID:(1630, 0)
Difusão de CO2
Descrição
O CO2 é absorvido pelos oceanos, contribuindo para mitigar o efeito desse gás na atmosfera e, assim, retardar as mudanças climáticas. No entanto, os processos envolvidos são mais complexos e incluem:
- Trocas gasosas com a atmosfera: O oceano e a atmosfera estão constantemente em intercâmbio de CO2 por meio da difusão de gases. O CO2 atmosférico se dissolve na superfície do oceano e forma ácido carbônico (H2CO3), que por sua vez se dissocia em íons hidrogênio (H+) e bicarbonato (HCO3-). Esse processo ajuda a equilibrar os níveis de CO2 entre o oceano e a atmosfera.
- Fotossíntese e respiração: Organismos marinhos, como o fitoplâncton e as algas, realizam a fotossíntese e absorvem CO2 da água para produzir matéria orgânica e liberar oxigênio. Esse processo, conhecido como fixação de carbono, auxilia na remoção de CO2 do oceano. Por outro lado, os organismos marinhos também respiram, liberando CO2 na água durante o processo de decomposição da matéria orgânica.
- Circulação oceânica: O oceano possui uma circulação global, na qual as correntes transportam água rica em CO2 da superfície para as profundezas e vice-versa. Isso contribui para a distribuição e mistura do CO2 em todo o oceano, permitindo que as águas profundas armazenem grandes quantidades de CO2 dissolvido.
- Sedimentação e soterramento: Parte da matéria orgânica produzida por organismos marinhos, incluindo o CO2 capturado por meio da fotossíntese, pode afundar e ser depositada no fundo do oceano. Conforme os sedimentos se acumulam ao longo do tempo geológico, o carbono orgânico é soterrado e pode ser armazenado no leito marinho por longos períodos de tempo.
Fluxo anual de carbono em PgC/ano. Os números em preto são a pré-revolução industrial, em vermelho são os aumentos relacionados à revolução industrial. Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss Martin T. Johnson (Editors), Springer, 2014
Dependendo da área e da época do planeta, há maior concentração de carbono na atmosfera do que no oceano ou vice-versa, definindo assim se o fluxo de carbono é do ar para a água ou vice-versa.
ID:(12297, 0)
Velocidade de transferência e velocidade relativa
Descrição
Em uma primeira aproximação, a dependência de la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) em relação à velocidade relativa, calculada subtraindo ERROR:9437 de ERROR:9408, é proporcional a
$k_w \propto u_a - u_w$
como observado no gráfico:
ID:(12298, 0)
Velocidade de transferência e número de Schmidt
Descrição
A relação entre la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) é inversamente proporcional a o número Schmidt ($Sc$), portanto, é expressa como proporcional a esse número elevado a ERROR:9926, que é negativo:
$k_w\propto Sc^n$
isso é representado com ERROR:9926 igual a -0.5:
ID:(12299, 0)
Solubilidade em função do número de Schmidt
Conceito
A mobilidade das moléculas, representada por la solubilidade de gás ($\alpha$), é uma função da concentração de partículas, descrita por o número Schmidt ($Sc$), que por sua vez é calculada a partir de ERROR:9412, ERROR:9413 e ERROR:9414 utilizando a seguinte equação:
| $ Sc =\displaystyle\frac{ \eta }{ \rho D }$ |
Essa relação é ilustrada no seguinte diagrama:
ID:(12245, 0)
Troca de CO2, velocidade da água
Conceito
La taxa de transferência de gás na água ($k_w$) pode ser modelada usando dados medidos. Em primeiro lugar, depende da velocidade com que o sistema remove carbono da interface ar-água, tornando a velocidade de transporte proporcional à velocidade relativa entre os dois meios.
Em segundo lugar, há um efeito da mobilidade dos íons, que pode ser descrito por o número Schmidt ($Sc$), representando a relação entre a difusão de momento e as partículas. No entanto, essa dependência não é linear e é influenciada por um fator ERROR:9926 que varia entre -1/2 e -2/3 dependendo da rugosidade da superfície.
Finalmente, la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) também depende de ERROR:9409, que por sua vez é determinada pelo nível de rugosidade da superfície.
Em resumo, o gás la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) é descrito em função de ERROR:9437, ERROR:9408, o número Schmidt ($Sc$), ERROR:9409 e ERROR:9926 da seguinte maneira:
| $ k_w = ( u_a - u_w ) \beta Sc ^ n $ |
ID:(15652, 0)
Troca de Partículas
Modelo
A troca de substâncias entre a atmosfera e o oceano pode incluir partículas. Isso é particularmente relevante ao estudar a transferência de moléculas de CO2 da atmosfera para o oceano. Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss, Martin T. Johnson (eds.). Springer, 2014 Chapter: Transfer Across the Air-Sea Interface
Variáveis
Cálculos
para 
,
depois, selecione a variável: 
para 
Cálculos
Variáve
Dado
Calcular
Objetivo :
Equação
A ser usado
Equações
Se considerarmos o fluxo de g s como $F$ e a velocidade de transporte como $k$, de acordo com a rela o geral:
| $ \Delta C = C_{w,0} - C_{a,0} $ |
Ao substituirmos a diferen a de concentra o $C_0 - C_b$ pela diferen a na press o parcial do g s usando a solubilidade $\alpha$, temos:
$C_0 - C_b = \alpha \Delta p_{CO2}$
obtemos:
| $ F_w = k_w \Delta C $ |
(ID 12214)
No modelo de similaridade de Monin-Obukhov (MOST), o fluxo de elementos como gases estimado considerando a diferen a de concentra es entre o ar e a gua, representada por
$C_z - C_0$
e o fluxo calculado utilizando o coeficiente de transfer ncia $D_C$ e a velocidade da superf cie $U_z$, da seguinte forma:
| $ F_z = D_C U_z ( C_z - C_{a,0} )$ |
Isso permite estimar o fluxo dos elementos entre o ar e a gua.
(ID 12224)
O fluxo difusivo $F$ descrito pela lei de Fick:
| $ F = - D \displaystyle\frac{d C }{d t }$ |
onde $D$ a constante de difus o e $dC/dx$ o gradiente de concentra o. Ao definirmos uma velocidade de transfer ncia da seguinte maneira:
| $ k_a = \displaystyle\frac{ D }{ \delta_c }$ |
podemos estabelecer uma equa o de fluxo do tipo:
| $ F_a =- k_a \Delta C $ |
(ID 12226)
Exemplos
(ID 15636)
O CO2 absorvido pelos oceanos, contribuindo para mitigar o efeito desse g s na atmosfera e, assim, retardar as mudan as clim ticas. No entanto, os processos envolvidos s o mais complexos e incluem:
- Trocas gasosas com a atmosfera: O oceano e a atmosfera est o constantemente em interc mbio de CO2 por meio da difus o de gases. O CO2 atmosf rico se dissolve na superf cie do oceano e forma cido carb nico (H2CO3), que por sua vez se dissocia em ons hidrog nio (H+) e bicarbonato (HCO3-). Esse processo ajuda a equilibrar os n veis de CO2 entre o oceano e a atmosfera.
- Fotoss ntese e respira o: Organismos marinhos, como o fitopl ncton e as algas, realizam a fotoss ntese e absorvem CO2 da gua para produzir mat ria org nica e liberar oxig nio. Esse processo, conhecido como fixa o de carbono, auxilia na remo o de CO2 do oceano. Por outro lado, os organismos marinhos tamb m respiram, liberando CO2 na gua durante o processo de decomposi o da mat ria org nica.
- Circula o oce nica: O oceano possui uma circula o global, na qual as correntes transportam gua rica em CO2 da superf cie para as profundezas e vice-versa. Isso contribui para a distribui o e mistura do CO2 em todo o oceano, permitindo que as guas profundas armazenem grandes quantidades de CO2 dissolvido.
- Sedimenta o e soterramento: Parte da mat ria org nica produzida por organismos marinhos, incluindo o CO2 capturado por meio da fotoss ntese, pode afundar e ser depositada no fundo do oceano. Conforme os sedimentos se acumulam ao longo do tempo geol gico, o carbono org nico soterrado e pode ser armazenado no leito marinho por longos per odos de tempo.
Fluxo anual de carbono em PgC/ano. Os n meros em preto s o a pr -revolu o industrial, em vermelho s o os aumentos relacionados revolu o industrial. Ocean-Atmosphere Interactions of Gases and Particles, Peter S. Liss Martin T. Johnson (Editors), Springer, 2014
Dependendo da rea e da poca do planeta, h maior concentra o de carbono na atmosfera do que no oceano ou vice-versa, definindo assim se o fluxo de carbono do ar para a gua ou vice-versa.
(ID 12297)
Em uma primeira aproxima o, a depend ncia de la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) em rela o velocidade relativa, calculada subtraindo ERROR:9437 de ERROR:9408, proporcional a
$k_w \propto u_a - u_w$
como observado no gr fico:
(ID 12298)
A rela o entre la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) inversamente proporcional a o número Schmidt ($Sc$), portanto, expressa como proporcional a esse n mero elevado a ERROR:9926, que negativo:
$k_w\propto Sc^n$
isso representado com ERROR:9926 igual a -0.5:
(ID 12299)
A mobilidade das mol culas, representada por la solubilidade de gás ($\alpha$), uma fun o da concentra o de part culas, descrita por o número Schmidt ($Sc$), que por sua vez calculada a partir de ERROR:9412, ERROR:9413 e ERROR:9414 utilizando a seguinte equa o:
| $ Sc =\displaystyle\frac{ \eta }{ \rho D }$ |
Essa rela o ilustrada no seguinte diagrama:
(ID 12245)
La taxa de transferência de gás na água ($k_w$) pode ser modelada usando dados medidos. Em primeiro lugar, depende da velocidade com que o sistema remove carbono da interface ar- gua, tornando a velocidade de transporte proporcional velocidade relativa entre os dois meios.
Em segundo lugar, h um efeito da mobilidade dos ons, que pode ser descrito por o número Schmidt ($Sc$), representando a rela o entre a difus o de momento e as part culas. No entanto, essa depend ncia n o linear e influenciada por um fator ERROR:9926 que varia entre -1/2 e -2/3 dependendo da rugosidade da superf cie.
Finalmente, la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) tamb m depende de ERROR:9409, que por sua vez determinada pelo n vel de rugosidade da superf cie.
Em resumo, o g s la taxa de transferência de gás na água ($k_w$) descrito em fun o de ERROR:9437, ERROR:9408, o número Schmidt ($Sc$), ERROR:9409 e ERROR:9926 da seguinte maneira:
| $ k_w = ( u_a - u_w ) \beta Sc ^ n $ |
(ID 15652)
(ID 15641)
ID:(1630, 0)