Экстремальная температура разряда молнии расщепляет молекулы азота и кислорода в атмосфере. Этот процесс приводит к образованию оксида азота (NO) и диоксида азота (NO₂), которые вместе известны как оксиды азота (NOx). В глобальном масштабе на долю молний приходится от 10 до 15 процентов от общего объема оксидов азота, попадающих в атмосферу.
Оксиды азота, производимые молниями, идентичны загрязняющим веществам, выбрасываемым автомобилями и электростанциями при сжигании ископаемого топлива. В атмосфере эти соединения вступают в реакции, создавая озоновое загрязнение. Озон представляет собой едкий газ бледно-голубого цвета и является основным компонентом смога, который может провоцировать астму и другие респираторные заболевания.
Ключевое отличие заключается в высоте выброса. В то время как антропогенные выбросы концентрируются у поверхности, молния высвобождает NOx на больших высотах. Сформированный там озон может перемещаться с воздушными потоками на сотни километров от эпицентра грозы. Это особенно актуально летом для горных регионов, таких как штат Колорадо, где молнии вносят значительный вклад в уровень приземного озона.
Однако химическое воздействие молнии не ограничивается загрязнением. Тот же самый процесс запускает образование гидроксильных радикалов. Эти молекулы являются важнейшими «очистителями» атмосферы Земли, поскольку они эффективно расщепляют парниковые газы, такие как метан, а также другие вредные углеводороды и фоновый озон.
Чтобы понять этот двойственный эффект, ученые-атмосферники Кеннет Пикеринг и Дейл Аллен из Университета Мэриленда инициировали новый эксперимент. Их цель — точно измерить баланс между загрязняющими и очищающими химическими веществами, производимыми грозами, и установить связь между интенсивностью шторма и объемом производимых газов.
Исследование опирается на данные прибора TEMPO (Tropospheric Emissions: Monitoring of POllution), запущенного NASA в 2023 году и находящегося на орбите на высоте 22 000 миль над Землей. Для подсчета количества вспышек молний команда использует данные со спутниковых приборов Geostationary Lightning Mapper, принадлежащих NOAA (Национальному управлению океанических и атмосферных исследований).
В конце июня команда направила прибор TEMPO на грозы, перемещающиеся по восточной части Соединенных Штатов. Впервые измерения диоксида азота проводились с беспрецедентной частотой — каждые 10 минут, в отличие от стандартного часового сканирования. Такая детализация позволяет наблюдать за быстро меняющимися химическими процессами внутри шторма в режиме реального времени.
Исследователи проверяют гипотезу, согласно которой по мере усиления штормов вспышки молний становятся короче и производят меньше оксидов азота на одну вспышку. Хотя полученные данные еще являются предварительными и не прошли рецензирование, они позволят более точно определить, сколько диоксида азота производит каждая вспышка и как долго это вещество сохраняется в атмосфере.
Полученные знания необходимы для совершенствования климатических моделей и прогнозов качества воздуха, особенно в условиях увеличения числа экстремальных погодных явлений. Понимание того, как газы от молний перемещаются по «конвейерным лентам» воздушных масс, поможет метеорологам точнее предсказывать качество воздуха во время и после гроз. Это, в свою очередь, имеет прямое значение для общественного здравоохранения.
Изображение носит иллюстративный характер
Оксиды азота, производимые молниями, идентичны загрязняющим веществам, выбрасываемым автомобилями и электростанциями при сжигании ископаемого топлива. В атмосфере эти соединения вступают в реакции, создавая озоновое загрязнение. Озон представляет собой едкий газ бледно-голубого цвета и является основным компонентом смога, который может провоцировать астму и другие респираторные заболевания.
Ключевое отличие заключается в высоте выброса. В то время как антропогенные выбросы концентрируются у поверхности, молния высвобождает NOx на больших высотах. Сформированный там озон может перемещаться с воздушными потоками на сотни километров от эпицентра грозы. Это особенно актуально летом для горных регионов, таких как штат Колорадо, где молнии вносят значительный вклад в уровень приземного озона.
Однако химическое воздействие молнии не ограничивается загрязнением. Тот же самый процесс запускает образование гидроксильных радикалов. Эти молекулы являются важнейшими «очистителями» атмосферы Земли, поскольку они эффективно расщепляют парниковые газы, такие как метан, а также другие вредные углеводороды и фоновый озон.
Чтобы понять этот двойственный эффект, ученые-атмосферники Кеннет Пикеринг и Дейл Аллен из Университета Мэриленда инициировали новый эксперимент. Их цель — точно измерить баланс между загрязняющими и очищающими химическими веществами, производимыми грозами, и установить связь между интенсивностью шторма и объемом производимых газов.
Исследование опирается на данные прибора TEMPO (Tropospheric Emissions: Monitoring of POllution), запущенного NASA в 2023 году и находящегося на орбите на высоте 22 000 миль над Землей. Для подсчета количества вспышек молний команда использует данные со спутниковых приборов Geostationary Lightning Mapper, принадлежащих NOAA (Национальному управлению океанических и атмосферных исследований).
В конце июня команда направила прибор TEMPO на грозы, перемещающиеся по восточной части Соединенных Штатов. Впервые измерения диоксида азота проводились с беспрецедентной частотой — каждые 10 минут, в отличие от стандартного часового сканирования. Такая детализация позволяет наблюдать за быстро меняющимися химическими процессами внутри шторма в режиме реального времени.
Исследователи проверяют гипотезу, согласно которой по мере усиления штормов вспышки молний становятся короче и производят меньше оксидов азота на одну вспышку. Хотя полученные данные еще являются предварительными и не прошли рецензирование, они позволят более точно определить, сколько диоксида азота производит каждая вспышка и как долго это вещество сохраняется в атмосфере.
Полученные знания необходимы для совершенствования климатических моделей и прогнозов качества воздуха, особенно в условиях увеличения числа экстремальных погодных явлений. Понимание того, как газы от молний перемещаются по «конвейерным лентам» воздушных масс, поможет метеорологам точнее предсказывать качество воздуха во время и после гроз. Это, в свою очередь, имеет прямое значение для общественного здравоохранения.
