Эти карманы озона – сильный парниковый газ – в три раза более сконцентрированный, чем окружающий воздух и найден на уровне приблизительно 30 000 футов в более низкой части атмосферы Земли, известной как тропосфера в крейсерской высоте большинства коммерческих авиалайнеров. Как парниковый газ, озон в тропосфере – важный фактор глобального потепления, но потому что это значительно различается в том, где происходит и сколько времени это остается наверх, его истинное воздействие на изменение климата трудно определить.Ученые наблюдали аномалию в концентрациях озона, в прошлом теоретизирующих, что озон спустился с более высокого слоя атмосферы, названной стратосферой, где воздух сух и действия озона как защитный слой, так как это блокирует вредное ультрафиолетовое излучение от достижения поверхности Земли.Но исследователи, изучающие воздух над Гуамом в течение зимы 2014 года во время пары полевых кампаний, названных Конвективным транспортом Активных Разновидностей в Тропиках и Скоординированных Бортовых Исследований в Тропиках, сочли что-то удивлением.
Приборы для исследований на борту двух исследовательских воздушных судов захватили более всестороннюю картину химикатов, едущих с озоном – химикаты, такие как водородный цианид и ацетонитрил, которые происходят в огнях.«Когда мы видели высокий озон [концентрации], мы также видели очень высокие концентрации тех других [химических] разновидностей, таким образом, это был довольно сильный индикатор, который огни, по крайней мере, играли своего рода роль в производстве озона», сказал Дэниел Андерсон, ведущий автор и аспирант в Университете Мэриленда, Колледж-Парк, кто был частью международной исследовательской группы, изучающей атмосферу над Западным Тихим океаном. Усилие финансировалось Национальным научным фондом, Национальным управлением океанических и атмосферных исследований и НАСА.
Результаты были изданы в журнале Nature Communications in January.Чтобы определить, прибыли ли озон и сопровождающие химикаты из огней, Андерсон и его коллеги использовали компьютерную модель, чтобы проследить воздушные ямы назад в течение времени на основе ветра и других факторов. Модель использует наблюдаемые данные о погоде, объединенные с моделируемым поведением атмосферы, чтобы найти, куда ветер надвигался с одного часа ранее, и затем на основе нового местоположения, куда ветер надвигался с часа перед этим, и так далее, определяя историю воздушной ямы, когда это переместилось через атмосферу.
Андерсон и его коллеги проследили загруженные озоном воздушные ямы назад 10 – 15 дней в большинстве случаев – назад к огням или в Юго-Восточной Азии, на расстоянии приблизительно в 2 000 миль, или в тропической Африке, на расстоянии в более чем 8 000 миль.«Мы были удивлены тем, как хорошо это удалось, потому что это создало очень четкую картину», сказал Андерсон.Озон – побочный продукт горения органического материала как деревья и другая растительность – или сгорания ископаемого топлива в промышленном окружении. Горение органического вещества преобразовывает часть углерода, который был в растительности в ее газообразные формы, включая углекислый газ, метан и что известно как изменчивые органические соединения.
Изменчивые органические соединения объединяются с другим побочным продуктом горения, окисей азота, и вместе они формируют озон в присутствии солнечного света.Перья дыма от огней и восходящие потоки от больших штормовых систем тогда снимают озон – наряду с предшественниками озона, которые продолжают реагировать в пути, и другие комплексы трассирующего снаряда, произведенные огнями – высоко в атмосферу, куда ветры транспортируют их тысячи миль далеко.Высотный транспорт также объясняет, почему воздушные ямы более сухи, чем окружающий воздух, сказал Андерсон. Сухой воздух обычно связывается со стратосферой – предыдущей гипотезой – потому что воздух, найденный выше в атмосфере, более холодный, и таким образом не может поддержать столько же влажности.
Но верхняя тропосфера также намного более холодная, чем более низкая тропосфера, достигая того же самого эффекта иссякания высоких воздушных ям озона. Затем когда они медленно спускаются по западному Тихому океану из-за нормального атмосферного обращения, воздушные ямы продолжают иметь более низкий водяной пар, чем своя среда.
Тропические огни, как долго было известно, оказали влияние на атмосферу, сказал Брайан Дункан, атмосферный ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, Мэриленд, кто не был вовлечен в исследование. Следующий шаг, он сказал, должен будет оценить, как это новое понимание тропических огней как другой источник для озона в западном Тихом океане затрагивает потенциал оранжереи и для региона и для климата в более широком масштабе.
«Что они показали, вот то, что это более сложно, чем мы думали», сказал он.