閃電和微弱的放電產生可淨化大氣的分子 – 科學探索
氮，氧和水蒸氣分子被雷擊和相關的較弱的放電破壞，產生反應性氣體NO，O3，HO2和大氣清潔劑OH。
圖片提供：賓州州立大學Jena Jenkins
閃電將大氣中的氮和氧分子分解，並產生影響溫室氣體的反應性化學物質。現在，一個由大氣化學家和閃電科學家組成的團隊發現，閃電和令人驚訝的照相機或肉眼無法看到的亞可見放電會產生大量的羥基自由基-OH-和氫過氧自由基-HO 2。
羥基自由基在大氣中很重要，因為它會引發化學反應並分解諸如溫室氣體甲烷之類的分子。 OH是大氣中許多成分變化的主要驅動力。
“最初，我們查看了在雲中發現的巨大的OH和HO2信號，並問我們的儀器出了什麼問題？”賓夕法尼亞州立大學傑出的氣象學教授威廉·布魯恩（William H. Brune）說。 “我們假設儀器中存在噪音，因此我們從資料集中刪除了巨大的信號，並將其擱置以備後用。”
資料來自2012年在科羅拉多州和奧克拉荷馬州上空飛行的飛機上的儀器，觀察雷暴和閃電對大氣的化學變化。
但是幾年前，布魯恩（Brune）拿走了現成的資料，發現信號確實是羥基和氫過氧化物，然後與一名研究生和研究人員合作，研究這些信號是否可以在實驗室中由火花和不可見的放電產生。然後他們對雷暴和閃電資料集進行了重新分析。
布魯恩說：“借助一個出色的本科生實習生，我們能夠將我們的儀器穿過雷暴雲時看到的巨大信號與地面的閃電測量結果聯繫起來。”
研究人員今天（4月29日）線上發表在《科學》第一版和《地球物理研究雜誌—大氣》上。
布魯恩（Brune）指出，由於危險，飛機避免飛過迅速上升的雷暴核心，但可以對鐵砧取樣，鐵砧是沿風向向外擴散的雲頂。可見的閃電發生在雷暴核心附近的鐵砧部分。
布魯恩說：“縱觀歷史，人們只對雷電感興趣，因為他們可以在地面上做些什麼。” “現在，人們越來越關注雷暴導致雷電的弱電放電。”
大多數閃電永遠不會撞擊地面，而留在雲層中的閃電對於影響高空大氣中的臭氧和重要的溫室氣體尤為重要。眾所周知，閃電可以將水分解成羥基和氫過氧化物，但是在雷暴天氣中從未觀察到這一過程。
最初使Brune團隊感到困惑的是，他們的儀器在雲層區域記錄了高水準的羥基和氫過氧化氫，從飛機或地面看不到閃電。實驗室中的實驗表明，弱電流（產生的能量比可見閃電的弱得多）可以產生這些相同的分量。
雖然研究人員在雷電不明顯的地方發現了羥基和氫過氧化物，但他們幾乎沒有發現臭氧的跡象，也沒有發現一氧化氮的跡象，而這需要形成可見的閃電。如果常規情況下會發生亞可見閃電，則這些電事件產生的羥基和氫過氧化物需要包含在大氣模型中。目前，它們還不是。
研究人員稱，“全球範圍內所有風暴中閃電產生的OH（羥基）可能是造成高度不確定但占全球大氣OH氧化的2％至16％的原因。”
布魯恩說：“這些結果高度不確定，部分原因是我們不知道這些測量如何應用於全球其他地區。” “我們只飛越科羅拉多州和奧克拉荷馬州。大多數雷暴都發生在熱帶地區。高平原風暴的整體結構與熱帶地區不同。顯然，我們需要進行更多的飛機測量以減少這種不確定性。”
原文: 美國賓夕法尼亞州立大學
此文內容及相關資訊僅為傳遞更多資訊之目的，僅代表作者個人觀點，與本網站無關，版權歸原始網站所有。僅供讀者參考，並請自行核實相關內容。若需要流覽原文、下載參考文獻等，請自行搜索文中提到的原文網站進行閱讀。
