В то время как усилия ограничить предшествующую эмиссию озона имеют тенденцию сосредотачиваться на промышленных действиях и сгорании ископаемого топлива в Соединенных Штатах и Китае, новое исследование предполагает, что будущие инструкции, возможно, должны обратиться к горению лесов и растительности. Исследование, которое было опубликовано онлайн 13 января 2016 в журнале Nature Communications, указывает, что эти типы «горения биомассы» могут играть большую роль в изменении климата, чем ранее реализованный.На основе наблюдений от двух миссий самолета, спутниковых данных и множества моделей, международная исследовательская группа показала, что огни, горящие в тропической Африке и Юго-Восточной Азии, вызвали карманы высокого озона и низкой воды в более низкой атмосфере над Гуамом – отдаленный остров в Тихом океане в 1 700 милях к востоку от Тайваня.
«Мы были очень удивлены найти высокие концентрации озона и химикатов, которые мы знаем, только испускаются огнями в воздухе вокруг Гуама», сказал ведущий автор исследования Дэниел Андерсон, аспирант в Отделе Университета Мэриленда Атмосферной и Океанской Науки. «Мы не сделали определенные полеты, чтобы предназначаться для областей высокого озона – они были столь вездесущими, что, неважно, куда мы летели, мы нашли их».Для исследования два самолета исследования на дополнительных миссиях пролетели над Гуамом, измеряющим уровни десятков химикатов в атмосфере в январе и февраль 2014. Один самолет управлял на 24 000 футов выше океанской поверхности во время Скоординированных Бортовых Исследований Совета по исследованию окружающей среды Великобритании в Тропиках (БРОСОК) миссией.
Другой управлял на 48 000 футов выше океанской поверхности во время Конвективной транспортировки Активных Разновидностей в Тропиках (КОНТРАСТ) миссией.«Международное сотрудничество важно для изучения глобальных проблем охраны окружающей среды в эти дни», сказал Научный руководитель CAST Нил Харрис из Отдела Кембриджского университета Химии. «Эта кампания U.S./U.K.-led по западному Тихому океану была первой в своем роде в этом регионе и собрала уникальный набор данных. Измерения теперь начинают производить понимание, как состав отдаленной тропической атмосферы затронут деятельностью человека, происходящей почти на полпути во всем мире».Исследователи исследовали 17 БРОСКОВ и 11 КОНТРАСТНЫХ полетов и собрали более чем 3 000 образцов от высокого озона, воздушных пакетов низкой воды для исследования.
В образцах команда обнаружила высокие концентрации химикатов, связанных с горением биомассы – водородный цианид, ацетонитрил, бензол и ethyne.«Водородный цианид и ацетонитрил были дымящимся оружием, потому что они испускаются почти исключительно горением биомассы.
Высокий уровень других химикатов просто добавил дальнейший вес к результатам», сказала соавтор исследования Джули Нисели, аспирант в Отделе UMD Химии и Биохимии.Затем, исследователи проследили загрязненные воздушные пакеты назад 10 дней, используя Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) модель Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) и данные об осадках, чтобы определить, куда они произошли из. Накладывая данные об огне из умеренного отображения резолюции НАСА spectroradiometer (MODIS) на борту спутник Земли, исследователи соединили почти весь высокий озон, структуры низкой воды в тропические регионы с активной биомассой, горящей в тропической Африке и Юго-Восточной Азии.
«Расследование использовало множество моделей, включая модель NCAR CAM-Chem, чтобы предсказать и позже проанализировать химические и динамические условия около Гуама, а также спутниковые данные из многочисленных инструментов, которые увеличили интерпретацию наблюдений самолета», сказал соавтор исследования Дуглас Киннисон, координатор проекта из University Corporation для Атмосферного Исследования.В газете исследователи также предлагают новое объяснение сухой природы загрязненных воздушных пакетов.«Наши результаты бросают вызов объяснению, которое атмосферные ученые обычно предлагают для карманов высокого озона и низкой воды: то, что эти зоны следуют из воздуха, спускавшегося со стратосферы, где воздух более холодный и сушилка, чем в другом месте», сказал профессор UMD Росс Сэлоич, ведущий автор исследования и научный руководитель КОНТРАСТА.
Сэлоич держит совместные назначения в Отделе университета Атмосферной и Океанской Науки, Отделе Химии и Биохимии и Земной Системной Науки Междисциплинарный Центр.«Мы знаем, что загрязненный воздух не смешался с воздухом в стратосфере, чтобы иссякнуть, потому что мы нашли объединенные поднятые уровни угарного газа, азотной окиси и озона в наших воздушных образцах, но воздух в более высокой стратосфере не содержит много естественного угарного газа», сказал Андерсон.Исследователи нашли, что загрязненный воздух, который достиг Гуама, никогда не входил в стратосферу и вместо этого просто иссякал во время ее спуска в более низкой атмосфере.
В то время как учебники показывают воздух, перемещающийся вверх в тропики, по данным Salawitch, это представляет чистое движение воздуха. Поскольку это восходящее движение происходит главным образом в маленьких штормовых системах, оно должно уравновешиваться, на самолете медленно спускаясь, такой как с этими загрязненными пакетами, выпущенными от огней.
На основе результатов этого исследования модели мирового климата, возможно, должны быть переоценены, чтобы включать и правильно представлять воздействия горения биомассы, вырубки леса и восстановления лесных массивов, по данным Salawitch. Кроме того, будущие исследования, такие как предстоящая Атмосферная Миссия Томографии НАСА добавят к данным, собранным БРОСКОМ и КОНТРАСТОМ, чтобы помочь получить более четкую картину наших меняющихся условий.