闪电和细分排放产生清洁大气的分子


氮气、氧气和水蒸气分子被闪电和相关的较弱的放电分解,产生活性气体NO、O3、HO2和大气的清洁剂OH。这要归功于宾夕法尼亚州立大学的Jena Jenkins

闪电将大气中的氮和氧分子分解,产生影响温室气体的活性化学物质。

现在,一支大气化学家和雷电科学家的团队发现,闪电螺栓,令人惊讶的是,摄像机不能看到的雷电螺栓,或者肉眼不能看到羟基自由基 - 和氢过氧基自由基 - HO2的极量值。

羟基自由基在大气中是重要的,因为它引发了化学反应并破坏了像温室气体甲烷的分子。哦是大气中许多组成变化的主要驱动因素。

宾夕法尼亚州立大学著名的气象学教授威廉·h·布伦说:“最初,我们观察云层中发现的这些巨大的OH和HO2信号,然后问,我们的仪器出了什么问题?”“我们假设仪器中有噪音,所以我们从数据集中删除了巨大的信号,并将它们搁置起来,以备以后研究。”

这些数据来自于2012年在科罗拉多州和俄克拉荷马州上空飞行的一架飞机上的仪器,该仪器用于观察雷暴和闪电对大气造成的化学变化。

但几年前,布朗拿走了架子的数据,看到信号真的是羟基和氢过氧基,然后与研究生和研究助理,看看这些信号是否可以通过实验室的火花和可下可变排放来制作。。然后他们做了雷蒙和闪电数据集的重新分析。

“在一位出色的本科生实习生的帮助下,”布伦说,“我们能够将我们的仪器在雷雨云中看到的巨大信号与地面测量的闪电联系起来。”

研究人员今天(4月29日)在科学第一释放和地球物理研究 - 大气中的大气中在线报告他们的结果。

布伦指出,飞机避免穿过迅速上升的雷暴核心,因为这是危险的,但可以采样铁砧,云的顶部部分,向外扩散的方向的风。可见闪电发生在靠近雷暴核心的铁砧部分。

“通过历史,人们只对闪电螺栓感兴趣,因为他们可以在地上做什么,”布伦说。“现在,对雷暴的电气放电越来越兴趣,导致闪电螺栓。”

大多数闪电从不罢工地面,并且在云层中留下的闪电对影响臭氧和重要的温室气体尤为重要。众所周知,闪电可以将水分开以形成羟基和氢过氧基,但在雷暴之前从未观察过这种过程。

最初困惑的古怪的团队最初是他们的仪器在云的区域记录了高水平的羟基和氢过氧基,其中没有从飞机或地面可见的闪电。实验室的实验表明,电流弱,比可见闪电的精力量低得多,可以产生这些相同的组件。

虽然研究人员在具有潜水闪电的区域发现羟基和氢过氧基,但它们发现臭氧的证据很少,没有一氧化氮的证据,这需要形成可见的闪电。如果常规发生诸如贫雷,则需要在大气模型中包括羟基和氢过氧基这些电气事件。目前,他们不是。

研究人员称,“闪电在全球所有风暴中产生的OH(羟基)是造成全球大气中2%到16%的OH氧化的主要原因,虽然不确定,但却十分重要。”

布伦说:“这些结果是高度不确定的,部分原因是我们不知道这些测量结果如何适用于地球的其他地方。”“我们只飞过科罗拉多州和俄克拉荷马州。大多数雷暴发生在热带地区。高原风暴的整体结构与热带风暴不同。显然,我们需要更多的飞机测量来减少这种不确定性。”

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宾夕法尼亚州的其他研究人员包括帕特里克J.McQuarland,本科生;David O. Miller,博士接受者;和耶和华詹金斯,博士候选人,全部在气象学和大气科学中。

该项目还致力于德克萨斯科技大学大气科学副教授埃克黑明;肖恩Waugh,Research Meteorogist,和唐纳德麦克尔曼,高级研究科学家,都在Noaa National Right Storm实验室;新荣任,物理科学家,Noaa Air Resources实验室;大气化学助理教授景丘毛;奥拉斯加大多数;和杰夫佩西,高级专业研究助理,科罗拉多大学的环境科学研究所,博尔德。

国家科学基金会,美国宇航局和国家海洋和大气管理支持这项工作。

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