Fulgerele separa moleculele de azot si oxigen din atmosfera si creeaza substante chimice reactive care afecteaza gazele cu efect de sera. Acum, o echipa de chimisti atmosferici si oameni de stiinta a descoperit ca fulgerele si, in mod surprinzator, descarcarile subvizibile care nu pot fi vazute de camere sau cu ochiul liber produc cantitati extreme de radical hidroxil – OH – si radical hidroperoxil – HO 2 .
Radicalul hidroxil este important in atmosfera, deoarece initiaza reactii chimice si descompune molecule precum metanul cu efect de sera. OH este principalul motor al multor schimbari compozitionale in atmosfera.
“Initial, ne-am uitat la aceste uriase semnale OH si HO 2 gasite in nori si am intrebat, ce este in neregula cu instrumentul nostru?” a spus William H. Brune, distins profesor de meteorologie la Penn State. ,,Am presupus ca exista zgomot in instrument, asa ca am eliminat semnalele uriase din setul de date si le-am depozitat pentru un studiu ulterior”.
Datele provin de la un instrument de pe un avion zburat deasupra Colorado si Oklahoma in 2012, privind modificarile chimice pe care furtunile si fulgerele le fac in atmosfera.
Dar acum cativa ani, Brune a scos datele de pe raft, a vazut ca semnalele erau cu adevarat hidroxil si hidroperoxil si apoi a lucrat cu un student absolvent si un asociat de cercetare pentru a vedea daca aceste semnale pot fi produse de scantei si descarcari subvizibile in laborator. . Apoi au facut o reanaliza a setului de date fulger si fulger.
,,Cu ajutorul unui mare stagiar de licenta”, a spus Brune, ,,am reusit sa legam semnalele uriase vazute de instrumentul nostru care zboara prin nori de furtuna cu masuratorile fulgerului facute de la sol”.
Cercetatorii isi raporteaza rezultatele online astazi (29 aprilie) in Science First Release si Journal of Geophysical Research – Atmospheres.
Brune observa ca avioanele evita sa zboare prin miezurile in crestere rapida ale furtunilor, deoarece este periculos, dar poate preleva nicovala, portiunea superioara a norului care se raspandeste spre exterior in directia vantului. Un fulger vizibil se intampla in partea nicovala de langa miezul furtunii.
,,De-a lungul istoriei, oamenii au fost interesati de fulgere doar din cauza a ceea ce puteau face la sol”, a spus Brune. “Acum exista un interes tot mai mare pentru descarcarile electrice mai slabe din furtuni care duc la fulgere”.
Majoritatea fulgerelor nu lovesc niciodata pamantul, iar fulgerul care ramane in nori este deosebit de important pentru afectarea ozonului si a gazelor cu efect de sera importante din atmosfera superioara. Se stia ca fulgerul poate imparti apa pentru a forma hidroxil si hidroperoxil, dar acest proces nu a mai fost observat pana acum in furtuni.
Ceea ce a confuzat initial echipa lui Brune a fost ca instrumentul lor a inregistrat niveluri ridicate de hidroxil si hidroperoxil in zone ale norului in care nu existau fulgere vizibile din aeronava sau din sol. Experimentele din laborator au aratat ca curentul electric slab, mult mai putin energetic decat cel al fulgerului vizibil, ar putea produce aceleasi componente.
In timp ce cercetatorii au gasit hidroxil si hidroperoxil in zonele cu fulgere subvisibile, au gasit putine dovezi ale ozonului si nici o dovada a oxidului nitric, care necesita formarea unui fulger vizibil. Daca fulgerul subvisibil apare in mod obisnuit, atunci hidroxilul si hidroperoxilul creat de aceste evenimente electrice trebuie sa fie incluse in modelele atmosferice. In prezent, nu sunt.
Potrivit cercetatorilor, ,,OH (hidroxil) generat de fulgere in toate furtunile care se petrec la nivel global poate fi responsabil pentru o foarte incerta, dar substantiala 2% pana la 16% din oxidarea OH atmosferica globala”.
,,Aceste rezultate sunt extrem de incerte, partial pentru ca nu stim cum se aplica aceste masuratori in restul globului”, a spus Brune. “Am zburat doar peste Colorado si Oklahoma. Majoritatea furtunilor sunt la tropice. Intreaga structura a furtunilor din campiile inalte este diferita de cele din tropice. In mod clar, avem nevoie de mai multe masuratori ale aeronavelor pentru a reduce aceasta incertitudine.”
Alti cercetatori de la Penn State includ Patrick J. McFarland, student; David O. Miller, doctorand; si Jena M. Jenkins, doctoranda, toate in meteorologie si stiinte atmosferice.
De asemenea, lucrau la proiect Eric Bruning, profesor asociat de stiinte atmosferice, Texas Tech University; Sean Waugh, meteorolog de cercetare, si Donald MacGorman, om de stiinta de cercetare principal, ambii la Laboratorul National de Furtune Severa al NOAA; Xinrong Ren, om de stiinta fizica, Laboratorul resurselor aeriene NOAA; Jingqiu Mao, profesor asistent de chimie atmosferica, Universitatea din Alaska; si Jeff Peischl, asistent senior de cercetare profesionala, Institutul Cooperativ de Cercetare in Stiinte ale Mediului, Universitatea din Colorado, Boulder.