Importancia Relativa de diversos Procesos de Transferencia de Energía para el Ozono en la Atmósfera Media

RAFAEL PEDRO FERNÁNDEZ; BEATRIZ M. TOSELLI

Mar del Plata - Argentina

Congreso; V Congreso Iberoamericano de Física y Química Ambiental; 2008

Sociedad Iberoamericana de Física y Química Ambiental

Cuando en la atmósfera el O3 absorbe radiación solar, se foto-disocia produciendo un átomo de oxigeno (O) que, generalmente, se recombina con O2 para producir ozono vibracionalmente excitado O3(v). La energía absorbida de la radiación solar, solo es depositada en el baño térmico cuando el O3(v) se desactiva por colisiones. Entonces, la eficiencia en la deposición de calor depende de la competencia entre los procesos de desactivación colisional y de emisión de radiación a partir de O3(v). Para estudiar la importancia relativa de estos procesos en las distintas regiones de la atmósfera se desarrolló un modelo computacional que permite resolver la Ecuación Estadística de Estado (EEE), la cual considera el acoplamiento de todos los procesos radiativos, químicos y colisionales en los cuales está involucrado el ozono. El modelo considera 105 niveles vibracionales de O3(v) (E < 6500 cm-1) en una atmósfera constituida por N2, O2, O3, O y H, con perfiles de densidad, temperatura y presión típicos de latitudes intermedias. Los procesos considerados en el modelo son: (1) Recombinación Química {O2 + O + M -->  O3(v)  +  M} ; (2) Reacción Química: {O3(v)  +  O  --> 2 O2} ; (3) Desactivación Colisional {O3(v)  +  M  --> O3(v’)  +  M} ; (4) Absorción de Luz {O3(v)  +  hv --> O3(v’)} ; (5) Emisión de Luz {O3(v’) --> O3(v)  +  hv}. En las regiones bajas de la atmósfera los procesos de transferencia de energía por colisiones predominan sobre los procesos radiativos, existiendo condiciones de Equilibrio Termodinámico Local (ETL). Al ascender, la frecuencia de colisiones disminuye y los procesos radiativos compiten con los colisionales. Bajo estas condiciones la atmósfera se encuentra en un régimen de No-Equilibrio Termodinámico Local (No-ETL). En estas regiones la población de cada nivel del O3(v) difiere de la población Boltzman, y es necesario definir una  temperatura vibracional (Tvib), la cual difiere de la temperatura cinética local. Las principales incertidumbres en los parámetros introducidos en el modelo se encuentran en los valores de las constantes para los procesos (1) y (3). En el primero mientras la constante de velocidad global se conoce con total precisión, se desconoce completamente la distribución naciente de estados O3(v). En el segundo, las constantes de desactivación han sido medidas experimentalmente sólo para las transiciones fundamentales entre los niveles que poseen un solo cuanto de energía (E < 1100 cm-1), precisando escalear los valores para niveles mayores en base a alguna teoría. En este trabajo se muestra la importancia relativa de cada proceso en la determinación de la Tvib para cada nivel del O3(v) considerando i) distintos escenarios de distribución naciente (ej. Zero Sourprisal, equipartición, modo-específica, etc.) así como ii) distintos tipos de escaleo a altas energías (ej. basados en la teoría de Landeau-Teller, SSH, etc.)