Исследования, начатые еще в конце 1980-х годов, открывают удивительные механизмы самоочищения атмосферы Земли. Оказывается, атмосфера обладает способностью избавляться от загрязняющих веществ, и эта способность, по-видимому, усиливается. Ключевую роль в этом процессе играет гидроксильный радикал (OH) – «моющее средство атмосферы», как его назвал лауреат Нобелевской премии Пауль Крутцен. Этот короткоживущий и крайне реактивный химический элемент образуется под воздействием ультрафиолетового излучения, озона и водяного пара. Он вступает в реакцию с вредными газами, такими как угарный газ и метан, контролируя их время нахождения в атмосфере. OH удаляет из воздуха почти 90% метана, тем самым играя критически важную роль в регулировании климата.
Изучение гидроксильного радикала – задача не из легких. Он существует менее секунды и его концентрации постоянно меняются в течение суток и года. Для обхода этих трудностей ученые из Национального института водных и атмосферных исследований (NIWA), университета Виктории в Веллингтоне, GNS Science и Финляндии использовали в качестве «трассера» радиоактивный монооксид углерода (14CO). Этот изотоп образуется при взаимодействии космических лучей с атмосферой, а скорость его образования и удаления гидроксильными радикалами хорошо изучена. Образцы воздуха для анализа собирались на двух станциях: исследовательской станции Баринг-Хед (недалеко от Веллингтона, Новая Зеландия) и в лаборатории Аррайвал-Хайтс (остров Росса, Антарктида). Эти станции обеспечивают самые длинные и непрерывные записи 14CO.
Анализ данных выявил поразительную тенденцию: с 1997 года самоочищающая способность атмосферы Южного полушария заметно возросла. В Новой Зеландии концентрация 14CO снижается на 12% (± 2%) в год, а в Антарктиде, в декабре-январе, спад достигает 43% (± 24%). Эти результаты согласуются с моделями, предсказывающими увеличение концентрации OH в глобальном масштабе. Ведущий автор исследования, Олаф Морген, атмосферный и климатический ученый, использовал усовершенствованную «химико-климатическую» модель для подтверждения этих выводов.
Увеличение концентрации гидроксильных радикалов обусловлено рядом факторов. Одним из них является увеличение содержания оксидов азота в атмосфере. Эти соединения образуются в результате работы двигателей внутреннего сгорания, сжигания топлива, лесных пожаров и ударов молний. Также, роль играют истощение стратосферного озона и увеличение содержания водяного пара, связанное с глобальным потеплением. С другой стороны, метан способствует снижению концентрации гидроксильных радикалов, однако общая тенденция указывает на то, что темп его удаления из атмосферы ускоряется.
Полученные данные имеют глубокие последствия для понимания климатических изменений. Увеличение содержания OH означает, что выбросы метана, скорее всего, были выше, чем считалось ранее. Без усиления самоочищающей способности атмосферы вклад метана в глобальное потепление был бы еще более значительным. Таким образом, человеческая деятельность, вызывая изменения в составе атмосферы, влияет и на её способность к самоочищению.
Ранее, для мониторинга концентрации OH использовался метилхлороформ. Но после вступления в силу Монреальского протокола 1987 года, который привел к поэтапному отказу от его производства, он перестал быть практичным инструментом. Поэтому, для определения концентрации 14CO используются современные методы ускорительной масс-спектрометрии в лаборатории GNS Science.
В исследовании принимали участие специалисты NIWA, включая атмосферного ученого Сильвию Никол, главного техника Гордона Брейлсфорда и техника Ровену Мосс. Для анализа применялись пробы воздуха объемом до 1000 литров. Данное исследование не только проливает свет на работу сложной системы самоочищения нашей планеты, но и подчеркивает важность дальнейшего изучения этих процессов, а также необходимость более точной оценки выбросов парниковых газов и их влияния на климат.
Изображение носит иллюстративный характер
Изучение гидроксильного радикала – задача не из легких. Он существует менее секунды и его концентрации постоянно меняются в течение суток и года. Для обхода этих трудностей ученые из Национального института водных и атмосферных исследований (NIWA), университета Виктории в Веллингтоне, GNS Science и Финляндии использовали в качестве «трассера» радиоактивный монооксид углерода (14CO). Этот изотоп образуется при взаимодействии космических лучей с атмосферой, а скорость его образования и удаления гидроксильными радикалами хорошо изучена. Образцы воздуха для анализа собирались на двух станциях: исследовательской станции Баринг-Хед (недалеко от Веллингтона, Новая Зеландия) и в лаборатории Аррайвал-Хайтс (остров Росса, Антарктида). Эти станции обеспечивают самые длинные и непрерывные записи 14CO.
Анализ данных выявил поразительную тенденцию: с 1997 года самоочищающая способность атмосферы Южного полушария заметно возросла. В Новой Зеландии концентрация 14CO снижается на 12% (± 2%) в год, а в Антарктиде, в декабре-январе, спад достигает 43% (± 24%). Эти результаты согласуются с моделями, предсказывающими увеличение концентрации OH в глобальном масштабе. Ведущий автор исследования, Олаф Морген, атмосферный и климатический ученый, использовал усовершенствованную «химико-климатическую» модель для подтверждения этих выводов.
Увеличение концентрации гидроксильных радикалов обусловлено рядом факторов. Одним из них является увеличение содержания оксидов азота в атмосфере. Эти соединения образуются в результате работы двигателей внутреннего сгорания, сжигания топлива, лесных пожаров и ударов молний. Также, роль играют истощение стратосферного озона и увеличение содержания водяного пара, связанное с глобальным потеплением. С другой стороны, метан способствует снижению концентрации гидроксильных радикалов, однако общая тенденция указывает на то, что темп его удаления из атмосферы ускоряется.
Полученные данные имеют глубокие последствия для понимания климатических изменений. Увеличение содержания OH означает, что выбросы метана, скорее всего, были выше, чем считалось ранее. Без усиления самоочищающей способности атмосферы вклад метана в глобальное потепление был бы еще более значительным. Таким образом, человеческая деятельность, вызывая изменения в составе атмосферы, влияет и на её способность к самоочищению.
Ранее, для мониторинга концентрации OH использовался метилхлороформ. Но после вступления в силу Монреальского протокола 1987 года, который привел к поэтапному отказу от его производства, он перестал быть практичным инструментом. Поэтому, для определения концентрации 14CO используются современные методы ускорительной масс-спектрометрии в лаборатории GNS Science.
В исследовании принимали участие специалисты NIWA, включая атмосферного ученого Сильвию Никол, главного техника Гордона Брейлсфорда и техника Ровену Мосс. Для анализа применялись пробы воздуха объемом до 1000 литров. Данное исследование не только проливает свет на работу сложной системы самоочищения нашей планеты, но и подчеркивает важность дальнейшего изучения этих процессов, а также необходимость более точной оценки выбросов парниковых газов и их влияния на климат.
