Atmosphärische Phänomene und Umweltprobleme

Kaltfront

Eine Kaltfront tritt auf, wenn eine Kaltluftmasse sich einer wärmeren Luftmasse nähert. Kalte Luft ist dichter und verdrängt die weniger dichte warme Luft. Kaltfronten sind stark und können atmosphärische Störungen wie Gewitter, Sturmböen, Tornados, starke Winde und kurze Schneestürme verursachen, gefolgt von trockenen Bedingungen.

Polarfront

Die Polarfront entsteht durch die Kollision von Luftmassen aus subtropischen Hochdruckgebieten mit kalter Luft aus den Polargebieten. Sie bilden eine Reihe von Frontenketten. Die Luftmassen trennen sich und die Wellen erzeugen Stürme mit zwei Fronten und Niederschlägen.

Klimarisiken

Zyklone, Taifune und Hurrikane

Zyklone, Taifune und Hurrikane sind unterschiedliche Bezeichnungen für die gleichen Phänomene: tropische Wirbelstürme. Diese Stürme entwickeln sich über den Ozeanen in Breitengraden zwischen 8 und 15 Grad Nord und Süd. Ihr Ursprung liegt in der Temperatur der Meeresoberfläche, die im Spätsommer und Herbst 27 Grad erreichen kann. Unter diesen Bedingungen steigt warme, feuchtigkeitsbeladene Luft auf, kondensiert zu Wolken und bildet einen Sturm, der sich spiralförmig um einen zentralen Bereich dreht und Hunderte von Kilometern mit hoher Geschwindigkeit zurücklegt. Die große Energie dieser Stürme ist auf die latente Wärme zurückzuführen, die bei der Kondensation von Wasserdampf freigesetzt wird.

Tornados

Tornados sind zerstörerische Winde in Form von schnell rotierenden Trichtern, in denen Luftmassen aus warmer und kalter Luft zusammenströmen. Sie erzeugen einen Sog in der Mitte des Wirbels, der alles auf seinem Weg ansaugt und wegbläst.

Dürre

Dürre ist ein anhaltender und abnormaler Wassermangel in einer geografischen Region, der durch einen Mangel an Regen verursacht wird. Oft gibt es Perioden von mehreren Jahren, die Hungersnöte mit schwerwiegenden Folgen verursachen. Neben den wetterbedingten Eigenschaften des Gebiets tragen auch andere Phänomene zur Dürre bei, wie z. B. der Verlust der Vegetation, Überweidung und Störungen des globalen Klimas durch menschliche Aktivitäten.

Niederschlag

Niederschläge sind immer mit Tiefdruckgebieten verbunden. Intensive Niederschläge treten bei Sommergewittern und der Gota Fría auf.

Gota Fría

Die Gota Fría tritt in Levante, Murcia und Andalusien in den Monaten September, Oktober und November auf. Gegen Ende des Sommers weist das Landesinnere ein anderes thermisches Verhalten auf als das Meer. Das Meer speichert eine große Wärmemenge, die zu einer hohen Verdunstung und Kondensation führt. Zu Beginn des Herbstes entstehen Oberflächenströmungen aus dem Westen, die diese warmen Wolkenmassen antreiben. Diese Massen treffen auf die Küstengebirge und steigen auf, wobei sie auf eine kalte Luftstörung treffen, die eine plötzliche Kondensation und sintflutartige Regenfälle in sehr kurzer Zeit verursacht.

Sommergewitter

Sommergewitter sind heftige Regenfälle in lokalisierten Gebieten. Sie entstehen durch konvektive Bewegungen, bei denen warme, feuchte Luft aufsteigt und kalte Luft absinkt. Gewitter gehen häufig mit elektrischen Entladungen einher. Blitze können Waldbrände verursachen.

Atmosphärische Ressourcen

Sonnen- und Windenergie sind energetische Ressourcen, deren Ursprung von der Struktur und Dynamik der Erde abhängt.

Solarenergie

Solarenergie ist die größte Energiequelle, die es gibt.

Photovoltaik

Die Photovoltaik wandelt Licht in elektrische Energie um. Die beste Anwendung findet sie in Gebieten, in denen der Netzanschluss teurer wäre, wie z. B. auf Bauernhöfen, in Berghütten oder in Entwicklungsländern. Sie hat jedoch Nachteile, wie z. B. den Platzbedarf für die Installation, die Variabilität in der Produktion und die hohen Kosten.

Solarthermie

Die Solarthermie wandelt Sonnenenergie in Wärmeenergie für den direkten häuslichen Gebrauch (Heizung, Warmwasser) oder für die industrielle Nutzung (Stromerzeugung, Entsalzung usw.) um. In Haushalten werden Sonnenkollektoren verwendet, bei denen Wasserleitungen auf einem dunklen Hintergrund zirkulieren, um ihre Temperatur zu erhöhen.

Solare Architektur

Die solare Architektur umfasst eine Reihe von architektonischen Lösungen in Gebäuden, die die thermische Nutzung der Lichtstrahlung ermöglichen, z. B. die Ausrichtung von Gebäuden mit großen Fenstern an der Südfassade.

Quellen der Luftverschmutzung

Es gibt zwei Arten von Luftverschmutzungsquellen, je nach ihrem Ursprung:

Natürliche Verschmutzung

Natürliche Verschmutzung wird durch Vulkanausbrüche, Sandstürme, Naturkatastrophen oder Brände verursacht. Sie entstehen durch terrestrische, biologische und geologische Dynamiken.

Anthropogene Verschmutzung

Anthropogene Verschmutzung entsteht, wenn Schadstoffe durch menschliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen. Sie stammt hauptsächlich aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe und aus industriellen Prozessen. In Haushalten werden Heizkörper und andere Geräte verwendet, die Brennstoffe wie Kohle, Diesel oder Erdgas als Wärmequelle nutzen. In der Industrie hängt die Art der Schadstoffe von der thermischen Aktivität ab. Zementwerke, Stahlwerke, Papierfabriken und Chemiefabriken setzen Schadstoffe direkt in die Atmosphäre frei (primäre Schadstoffe). Wenn diese Schadstoffe in der Atmosphäre chemische Reaktionen durchlaufen, entstehen sekundäre Schadstoffe.

Faktoren, die die Ausbreitung von Schadstoffen beeinflussen

Nachdem die Schadstoffe in die Luft emittiert wurden, durchlaufen sie eine Reihe von Prozessen, die ihnen die Dynamik der Ausbreitung verleihen:

• Art der Emission: Bestimmt, ob es sich um Gase oder Partikel handelt.
• Wetter: Hitze (begünstigt die Reaktionen von Schadstoffen), Regen (reinigt die Atmosphäre und leitet die Schadstoffe in den Boden), Wind (trägt zur horizontalen Ausbreitung der Schadstoffe bei), vertikaler Temperaturgradient (bestimmt die vertikalen Bewegungen der Luftmassen und damit die Bedingungen der atmosphärischen Instabilität oder Stabilität). Normalerweise nimmt die Temperatur der Atmosphäre mit der Höhe ab, was die konvektive Bewegung der Luft ermöglicht, die die Schadstoffe transportiert und neu verteilt.
• Täler und Vorgebirge: Tal- und Bergwinde. In Städten, die in Tälern liegen, kann sich kalte, dichte Luft ansammeln, die schwerer ist als warme Luftmassen, wodurch die Schadstoffe nicht abtransportiert werden.
• Städtische Zentren: Gebäude tragen dazu bei, die Windgeschwindigkeit zu verringern oder zu unterbinden. Es entstehen städtische Winde, die einen zyklischen Kreislauf der Luftmassen erzeugen, der durch die Wärme- und Schadstoffschicht innerhalb der Stadt verursacht wird.

Lokale Probleme

Smog

Smog verursacht einen starken Verlust der Luftqualität und kann die menschliche Gesundheit ernsthaft beeinträchtigen.

Klassischer Smog

Klassischer Smog enthält einen hohen Anteil an Feinstaub, SO2 und CO, die aus der Verbrennung von Kohle und Erdöl stammen. Er wirkt reduzierend. Er tritt am häufigsten an Wintertagen mit antizyklonalen Situationen und hoher Luftfeuchtigkeit auf. Er verursacht Atemwegserkrankungen, verringert die photosynthetische Effizienz und verschmutzt Gebäude und Denkmäler.

Photochemischer Smog

Photochemischer Smog entsteht durch die Anwesenheit von photochemischen Oxidantien (Ozon und freie Radikale) in der Atmosphäre, die aus Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff unter Einwirkung der ultravioletten Strahlung der Sonne gebildet werden.

Ozon

Ozon und freie Radikale verursachen die Zersetzung von Vegetation, die Veränderung von Materialien und Reizungen der Augen und der Schleimhäute der Atemwege.

Lärmbelästigung

Lärm ist ein unartikulierter, verwirrter, mehr oder weniger starker und immer unangenehmer Schall. Seine Auswirkungen sind subjektiv und hängen von der Intensität des Schalls, der Dauer der Exposition und dem Alter des Empfängers ab. Lärm verursacht Hörmüdigkeit, einen Mangel an gesunder Wahrnehmung, berufsbedingte Taubheit, einen fortschreitenden Hörverlust, Herzrhythmusstörungen und die Ausschüttung von Adrenalin.

Regionale Probleme

Saurer Regen

Saurer Regen wird durch Säureemissionen von SO2 und NOx verursacht, die bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in Kraftwerken und Fahrzeugen entstehen. Diese sekundären Schadstoffe können auf zwei Arten abgelagert werden:

• Trockene Ablagerung: In der Nähe der Emissionsquelle.
• Nasse Ablagerung: Durch die Reaktion mit Wasser und als Teil des Niederschlags, der über weite Strecken transportiert werden kann.

Saurer Regen hat Auswirkungen auf den Boden (Absterben von Lebewesen, Auswaschung von Schwermetallen), das Wasser (Auflösung von Schwermetallen), die Waldbestände (Schädigung der Kutikula der Blätter, was zu irreversiblen Schäden an den Blättern führt) und die Korrosion von Metallen und Karbonaten von Gebäuden und Denkmälern. In Spanien ist praktisch das gesamte Land von saurem Regen betroffen.

Globale Probleme

Globale Probleme betreffen den gesamten Planeten. Die globale Dynamik der Atmosphäre führt dazu, dass die Komponenten nicht gleichmäßig über alle Kontinente verteilt sind.

Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist der natürliche Anstieg der Temperatur des Planeten, der durch die Auswirkungen bestimmter Moleküle verursacht wird, die den Durchgang von kurzwelliger Strahlung ermöglichen. Ohne den Treibhauseffekt läge die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche bei -18 °C statt bei 15 °C. Das einflussreichste Gas ist CO2. Im Kohlenstoffkreislauf besteht ein Gleichgewicht zwischen Emissionen und Abbau. Der natürliche Kreislauf ist durch die CO2-Injektion durch menschliche Aktivitäten aus dem Gleichgewicht geraten. Das zweitwichtigste Gas ist Methan, dessen Konzentration in den letzten Jahren aufgrund der Vergärung von organischer Materie zugenommen hat. Die wichtigsten Auswirkungen der globalen Erwärmung, die von der Höhe der Emissionen abhängen, wären Überschwemmungen, Dürren, das Abschmelzen des Polareises usw.

Zerstörung der Ozonschicht

Das atmosphärische Ozon absorbiert ultraviolette Strahlung durch die Reaktionen seiner Bildung und Zerstörung. Der Abbau der Ozonschicht wird durch die Verwendung von FCKW verursacht, chlorierten Kohlenwasserstoffen, die in Sprühdosen verwendet werden.

Nachhaltiges Management

Die Luftqualität ist schwer zu definieren und wird durch ihre Komponenten bestimmt. Sie wird durch gesetzliche Maßnahmen auf verschiedenen Ebenen kontrolliert. Um die Emission von Schadstoffen zu reduzieren, muss man auf Maßnahmen zurückgreifen, die auf die Reinigung der verschmutzten Luft (Sanierungsmaßnahmen) und die Verbesserung ihrer Verteilung abzielen.

• Konzentration und Rückhaltung von Schadstoffen durch Reinigungsgeräte wie Gewebefilter.
• Umwandlung von Schadstoffen in andere harmlose Verbindungen.
• Ableitung von Schadstoffen durch geeignete Schornsteine.

Die Bewertung der gegenwärtigen Situation zeigt jedoch, dass die Anwendung der Rechtsvorschriften und der beschriebenen Abhilfemaßnahmen nicht ausreicht. All dies führt zu der Notwendigkeit eines nachhaltigen Managements auf globaler Ebene. Dabei sollten die Grundsätze der Nachhaltigkeit angewendet werden.

• Grundsatz des nachhaltigen Problems: Die Emission von Schadstoffen darf die Aufnahmekapazität der Ökosysteme nicht überschreiten. Dies setzt voraus, dass die Schadstoffe in die biogeochemischen Kreisläufe aufgenommen werden.
• Grundsatz der Null-Emissionen: Reduktion auf Null-Emissionen von gefährlichen oder stark bioakkumulierbaren Verbindungen.
• Grundsatz der nachhaltigen Technologie: Nutzung sauberer Technologien in der industriellen Fertigung, Nutzung erneuerbarer Energien, saubere Verkehrssysteme usw.
• Grundsatz der Vorsicht: Es ist eine umsichtige Haltung erforderlich, ohne auf Anzeichen eines schweren Schadens zu warten.

Diese Ansätze werden in internationalen Sitzungen diskutiert, in denen politische und wirtschaftliche Interessen aufeinanderprallen.