Veel andere deeltjes doen er zeer lang over om zich tot op zekere hoogte en over de hele atmosfeer te verspreiden, ik denk maar aan zwaveldeeltjes van vulkaanuitbarstingen. Ik ben geen wetenschapper dus ik weet weinig over het gedrag van gassen en dergelijke. Of gaat het hier over historisch methaan? Voor zover ik weet heeft het maar een levenscyclus van 20 jaar in de atmosfeer, iets wat zelden vermeld wordt in de klimaatdiscussie als methaan aangevoerd wordt als super-broeikasgas (waar ik me aan stoor).
Het zal afhangen van wat je met deeltjes bedoelt. Welke zwaveldeeltjes bedoel je? Gaat het om minuscule stofdeeltjes die zwavel of zwaveloxiden bevatten? Stofdeeltjes zijn vooral afhankelijke van stromingen in de atmosfeer.
Gaat het echter om een gas, dan kunnen de moleculen zich ook door diffusie verplaatsen. Dat wil zeggen dat zonder stroming de gasmoleculen zich bewegen waardoor er een verplaatsing optreedt van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie. Bovendien is methaan (CH4, molmassa 16) lichter dan de hoofdbestanddelen van lucht (O2 en N2, gem. molmassa ongeveer 29). Dat bevordert ook optrekken van methaan naar boven. Of dit werkelijk beduidend sneller gaat dan bij stofdeeltjes kan ik niet zeggen. Daarvoor ontbreekt ook mij de kennis.
Tot een hoogte van ongeveer 90 kilometer is er zoveel menging dat daardoor de samenstelling van de atmosfeer vrijwel constant is. Ik ben er niet zeker van of dit ook voor methaan geldt, maar in elk geval kun je zomaar niet zeggen dat methaan naar boven gaat omdat de molmassa ervan een stuk lager ligt dan die van lucht (als mengsel). Want dat zou anders ook voor waterdamp gelden, en dat is duidelijk niet het geval. Ik heb echter nooit geleerd hoe dit nu precies in elkaar zit, ook niet tijdens mijn studie meteorologie rond 1980.
Ik vond een discussie op: https://www.natuurkunde.nl/vraagbaak/12930. Levert vooral twijfel, maar duidelijk is dat in de troposfeer zo veel menging optreedt door convectie en turbulentie dat de samenstelling daarin constant is op het gehalte aan waterdamp na. (En eventueel vervuiling zoals NOx en andere gassen die uitregenen). Dat het gehalte aan waterdamp in de troposfeer afhankelijk is van verdamping, condensatie en sublimatie lijkt me duidelijk.
Het vermoeden is, dat bij een atmosfeer zonder vertikale uitwisseling de barometrisch hoogteformule ook op fracties van de atmosfeer kan worden toegepast.
a. De barometrische hoogteformule:
ph=p0*e-M*g*h/R*T
h=hoogte , T= temperatuur, g is versnelling van de zwaartekracht en R is de gasconstante.
De letter M staat voor de molaire massa. Voor zuurstof (O2) is deze 32=2*16 kg/kmol, voor stikstof (N2) 28=2*14. Met het getal 29 als gemiddelde valt voor de atmosfeer als geheel te werken. Voor methaan , CH4, geldt een molaire massa van 16= 12 + 4*1. [edit] De juiste eenheid is: kg/mol. Voor lucht is dat 0,029 kg/mol. Toepassen van de formule geeft op hoogte 1000m bij T=273 ongeveer 85% van de druk aan de grond. Tevens volgt uit de formule dat bij hogere temperatuur de druk iets minder afneemt met de hoogte. [/edit]
----
b. In de troposfeer is zoveel menging dat over de gehele hoogte de samenstelling constant is (afgezien van precipitatie). Hoeveel menging in de stratosfeer 1) plaats vindt weet ik niet. Gaan we ervan uit dat die menging er niet is dan zou dat betekenen dat de partiële druk van methaan met de hoogte langzamer daalt dan bijvoorbeeld die van zuurstof. Dat is via de barometrische hoogteformule na te rekenen. Naar boven toe zou daardoor de samenstelling van de atmosfeer veranderen, met relatief meer methaan.
Nogmaals: onder de veronderstellingen dat we de hoogteformule ook op afzonderlijke fracties mogen toepassen en dat er geen verticale menging optreedt. Ben daar nog niet geheel zeker van. Geheel vrij van menging zal het in de stratosfeer niet zijn.
Groet,
Cees
1) Voor het gemak noem ik alles boven de tropopauze: stratosfeer.