По словам Паулу Артаксо, Профессора в Университете Института Физики Сан-Паулу (ЕСЛИ-USP) в Бразилии и соавтора исследования, изопрен – один из главных предшественников озона на Амазонке, и это косвенно влияет на баланс парниковых газов в атмосфере.«Открытие объясняет много загадок, таких как высокая концентрация озона, найденного по ветру Манауса, который не мог произойти из-за человеческого действия», сказал Артэксо, научный руководитель для FAPESP-финансируемого Тематического Проекта «GOAmazon: взаимодействия городского газового следа Манауса с биогенной лесной эмиссией в Амазонии».Начатый в 2014, GOAmazon исследует эффекты городского загрязнения из Манауса на формировании облака на Амазонке среди других явлений. Проект также стремится расширять знание процессов формирования дождя и динамику взаимодействия между биосферой Amazon и атмосферой.
Ученые планируют использовать результаты, чтобы оценить будущие изменения в радиоактивном балансе региона, энергетическом распределении и климате, а также воздействии всех этих факторов на глобальном изменении климата.Предыдущие оценки были основаны на измерениях, сделанных, используя спутники или лесные башни до 60 м в высоте. Во время научной кампании GOAmazon, однако, было возможно собрать новые данные, используя Grumman Gulfstream-1, исследовательское воздушное судно, способное к полету на уровне 6,000 м или почти 20,000 футов, и принадлежавший Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) в Соединенных Штатах.Бортовые измерения были сделаны в 2014 и 2015 и во время дождливого и во время сухие сезоны; измерения были впоследствии по сравнению с данными, собранными на уровне земли.
«С измерениями, проведенными на уровне 4,000 м, было возможно вычислить среднюю эмиссию для намного более крупной области, чем те, которых рассматривают в предыдущем исследовании», сказал Артэксо. «В результате мы видели, что естественная биогенная эмиссия намного больше, чем мы предположили».Исследователи сделали другое открытие, что они рассматривают «удивление»: выбросы изопрена варьируются резко с возвышением ландшафта и увеличением на больших высотах.
При возвышении ландшафта 30 м, например, поток выбросов изопрена составлял 6 миллиграммов за квадратный метр в час (mg/m2/h), в то время как при возвышении 100 м, это были приблизительно 14 mg/m2/h.«Бразильский регион Amazon – главным образом низкое возвышение. В областях, через которые перелетает исследовательское воздушное судно, были незначительные волнистости ландшафта, и мы смогли наблюдать значительное увеличение эмиссии в более высоких областях», сказал Артэксо.
Исследователи еще не уверены, что могут полностью объяснить это изменение в эмиссии, которую они наблюдали и во время влажного и во время сухие сезоны. Их статья предлагает две гипотезы, которые должны будут быть проверены в будущих экспериментах.Одна из возможностей – то, что виды растений в низменных областях, которые часто затоплены, отличаются от найденных на больших высотах; изопреновые уровни выбросов могут измениться согласно преобладающим видам растений.Другая гипотеза – то, что при более высоких возвышениях заводы выпускают больше изопрена в ответ на нехватку воды (потому что есть меньше воды при более высоких возвышениях).
«Хотя идет дождь много в Амазонии, исследования показали, что в некоторых областях горизонт грунтовых вод падает значительно ниже поверхности в сухой сезон. Есть заводы с очень глубокими корнями, способными к сбору водного 10-20m метрополитена», сказал Артэксо.Изопрен – одно из изменчивых органических соединений (VOCs), естественно испускаемый растительностью на Амазонке. Наряду с другим VOCs, это – источник вторичных органических аэрозолей, которые формируют ядра уплотнения облака и ту помощь, чтобы отрегулировать гидрологический цикл в регионе.
Изопреновое разложение в атмосфере дает начало различным побочным продуктам, таким как гидроксильные радикалы (О). При определенных условиях эта молекула реагирует с атмосферным кислородом (O2), чтобы сформировать озон (O3), один из газов, ответственных за парниковый эффект.
Высокие концентрации озона могут раздражать устьица завода, поры, используемые в газовом обмене и испарении. Раздражение устьиц препятствует фотосинтезу и ассимиляции углерода заводами.
«Кроме того, гидроксильные радикалы управляют атмосферным окислением метана, другого важного парникового газа», сказал Артэксо. «В зависимости от ситуации они, О, радикалы могут продлить или сократить период полураспада метана с последствиями для баланса парниковых газов».Согласно Artaxo, лес Amazon уже считали крупнейшим источником в мире изопрена даже перед этими новыми открытиями. «Эти результаты укрепляют важность этой экосистемы к регулированию тропической атмосферной химии планеты», сказал он. «Теперь, мы должны включать результаты в модели мирового климата, чтобы видеть точно, какой эффект эти новые ценности для выбросов изопрена имеют на климат».