閃電能分解大氣中的氮和氧分子,進而產生影響溫室氣體的活性化學物質。

放電物質肉眼看不到

一組由大氣化學家和閃電科學家組成的團隊發現,閃電會在放電時產生了大量的羥基自由基(OH)和過氧化氫自由基(HO2),而這些放電是照相機以及肉眼看不到的。羥基自由基(OH)在大氣中佔了非常重要的位置,因為它能引發化學反應並分解溫室氣體甲烷等分子,羥基自由基(OH)也是大氣中許多成分變化的主要驅動力。

該研究作者威廉表示:「最初,我們觀察了在雲中發現的這些巨大的OH和HO2信號,然後我當時就問說,我們的儀器是否出了什麼問題?」當時賓夕法尼亞州立大學傑出的氣象學教授布魯恩發現儀器中有噪音,所以從數據集中移除了其他信號,並將這些噪音擱置起來作研究。

用2012年的數據研究

這些數據來自2012年在科羅拉多州和奧克拉荷馬上空飛行的一架飛機上的一個儀器,該儀器觀察了雷暴和閃電對大氣造成的化學變化。

而就在這幾年,布魯恩把當時蒐集到的數據拿出來研究,看到當時的信號真的是OH和HO2,然後他與一名研究生和研究助理合作,他們對暴雷和閃電數據集重新進行了分析,布魯恩說:「借助一個出色的實習生,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進行的閃電測量相互聯繫。」

布魯恩說:「縱觀歷史,人們只對雷電感興趣,現在,人們也越來越關注雷暴導致雷電的弱電放電。」

OH(羥基)是大氣中最重要的氧化劑

大多數閃電不會撞擊到地面,而這些只會停留在雲層中的閃電對於影響高層大氣中的臭氧和重要的溫室氣體尤為重要,我們或許知道閃電可以將水分解成羥基和有機過氧化物,但是這個過程從未在雷暴中被觀察到。最初使布魯恩團隊感到困惑的是,他們的儀器在雲層區域記錄了高水平的羥基和有機過氧化物,從飛機或地面卻看不到閃電,之後實驗發現弱電流(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。

因此研究人員總結:「OH(羥基)是大氣中最重要的氧化劑,因為它控制著有毒且關乎氣候變化的氣體,全球所有風暴中閃電產生的OH可能佔全球大氣2%至16%。」

布魯恩說:「不過這些結果還尚未確定,部分原因是我們不知道這些測量如何應用於地球上的其它地區。」 「我們只飛越科羅拉多州和奧克拉荷馬,而大多數雷暴都發生在熱帶地區,且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測量以減少這種不確定性。」

圖片來源:stock

資料來源:Penn State(2021,April 29).Lightning and subvisible discharges produce molecules that clean the atmosphere. Sciencedaily

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