Azoto, moléculas de oxigênio e vapor de água são quebradas por raios e descargas elétricas mais fracas associadas, gerando os gases reativos NO, O 3 , HO 2 , e o limpador da atmosfera, OH. Crédito:Jena Jenkins, Estado de Penn
Os relâmpagos separam as moléculas de nitrogênio e oxigênio na atmosfera e criam produtos químicos reativos que afetam os gases de efeito estufa. Agora, uma equipe de químicos atmosféricos e cientistas de raios descobriram que raios e, surpreendentemente, descargas invisíveis que não podem ser vistas por câmeras ou a olho nu produzem quantidades extremas de radical hidroxila - OH - e radical hidroperoxila - HO 2 .
O radical hidroxila é importante na atmosfera porque inicia reações químicas e quebra moléculas como o gás de efeito estufa metano. OH é o principal impulsionador de muitas mudanças composicionais na atmosfera.
"Inicialmente, vimos esses enormes OH e HO 2 sinais encontrados nas nuvens e perguntou, o que há de errado com nosso instrumento? "disse William H. Brune, distinto professor de meteorologia na Penn State. "Presumimos que havia ruído no instrumento, então removemos os enormes sinais do conjunto de dados e os arquivamos para estudo posterior. "
Os dados eram de um instrumento em um avião sobrevoando Colorado e Oklahoma em 2012, observando as mudanças químicas que tempestades e relâmpagos causam na atmosfera.
Mas alguns anos atrás, Brune tirou os dados da prateleira, vi que os sinais eram realmente hidroxila e hidroperoxila, e então trabalhei com um estudante de graduação e pesquisador associado para ver se esses sinais poderiam ser produzidos por faíscas e descargas invisíveis no laboratório. Em seguida, eles fizeram uma reanálise do conjunto de dados do thunderstrom e do relâmpago.
"Com a ajuda de um ótimo estagiário de graduação, "disse Brune, "fomos capazes de conectar os enormes sinais vistos por nosso instrumento voando através das nuvens da tempestade com as medições de raios feitas do solo."
Os pesquisadores relatam seus resultados online hoje (29 de abril) em Ciência Primeiro lançamento e o Journal of Geophysical Research - Atmospheres .
Brune observa que os aviões evitam voar através dos núcleos crescentes de tempestades porque é perigoso, mas pode provar a bigorna, a parte superior da nuvem que se espalha na direção do vento. Raios visíveis acontecem na parte da bigorna próxima ao núcleo da tempestade.
"Através da história, as pessoas só estavam interessadas em relâmpagos por causa do que podiam fazer no solo, "disse Brune." Agora há um interesse crescente nas descargas elétricas mais fracas em tempestades que levam a relâmpagos. "
A maioria dos relâmpagos nunca atinge o solo, e os relâmpagos que ficam nas nuvens são particularmente importantes para afetar o ozônio, e um importante gás de efeito estufa, na atmosfera superior. Era sabido que o raio pode dividir a água para formar hidroxila e hidroperoxila, mas esse processo nunca havia sido observado antes em tempestades.
O que confundiu a equipe de Brune inicialmente foi que seu instrumento registrou altos níveis de hidroxila e hidroperoxila em áreas da nuvem onde não havia raios visíveis da aeronave ou do solo. Experimentos em laboratório mostraram que a corrente elétrica fraca, muito menos energético do que o de um raio visível, poderia produzir esses mesmos componentes.
Enquanto os pesquisadores encontraram hidroxila e hidroperoxila em áreas com raios invisíveis, eles encontraram pouca evidência de ozônio e nenhuma evidência de óxido nítrico, que requer relâmpagos visíveis para se formar. Se relâmpagos invisíveis ocorrem rotineiramente, então, a hidroxila e a hidroperoxila que esses eventos elétricos criam precisam ser incluídas nos modelos atmosféricos. Atualmente, eles não são.
De acordo com os pesquisadores, "OH (hidroxil) gerado por raios em todas as tempestades que acontecem globalmente pode ser responsável por uma alta incerteza, mas substancial de 2% a 16% da oxidação de OH atmosférico global."
"Esses resultados são altamente incertos, em parte porque não sabemos como essas medidas se aplicam ao resto do globo, "disse Brune." Nós só sobrevoamos Colorado e Oklahoma. A maioria das tempestades ocorre nos trópicos. Toda a estrutura das tempestades de planícies altas é diferente daquelas dos trópicos. Claramente, precisamos de mais medições de aeronaves para reduzir essa incerteza. "
