Los rayos rompen las moléculas de nitrógeno y oxígeno en la atmósfera y crean sustancias químicas reactivas que afectan los gases de efecto invernadero. Ahora, un equipo de químicos atmosféricos y científicos de rayos ha descubierto que los rayos y, sorprendentemente, las descargas subvisibles que no pueden ser vistas por cámaras oa simple vista producen cantidades extremas del radical hidroxilo - OH - y del radical hidroperoxilo - HO 2 .
El radical hidroxilo es importante en la atmósfera porque inicia reacciones químicas y descompone moléculas como el metano, un gas de efecto invernadero. El OH es el principal impulsor de muchos cambios de composición en la atmósfera.
"Inicialmente, miramos estos enormes OH y HO 2 se encontraron señales en las nubes y preguntaron, ¿qué le pasa a nuestro instrumento? ", Dijo William H. Brune, profesor distinguido de meteorología en Penn State." Supusimos que había ruido en el instrumento, así que eliminamos las enormes señales delconjunto de datos y los archivó para un estudio posterior ".
Los datos provienen de un instrumento en un avión que voló sobre Colorado y Oklahoma en 2012 para observar los cambios químicos que las tormentas eléctricas y los rayos provocan en la atmósfera.
Pero hace unos años, Brune sacó los datos del estante, vio que las señales eran realmente hidroxilo e hidroperoxilo, y luego trabajó con un estudiante graduado e investigador asociado para ver si estas señales podían ser producidas por chispas y descargas subvisibles enel laboratorio. Luego hicieron un nuevo análisis del conjunto de datos de tormentas eléctricas y rayos.
"Con la ayuda de un excelente estudiante en prácticas", dijo Brune, "pudimos vincular las enormes señales vistas por nuestro instrumento que volaba a través de las nubes de tormenta con las mediciones de rayos realizadas desde el suelo".
Los investigadores informan sus resultados en línea hoy 29 de abril en ciencia Primera versión y Revista de investigación geofísica - Atmósferas .
Brune observa que los aviones evitan volar a través de los núcleos de tormentas eléctricas que se elevan rápidamente porque es peligroso, pero pueden tomar muestras del yunque, la parte superior de la nube que se extiende hacia afuera en la dirección del viento. Los rayos visibles ocurren en la parte delyunque cerca del núcleo de la tormenta.
"A lo largo de la historia, la gente solo estaba interesada en los rayos por lo que podían hacer en el suelo", dijo Brune. "Ahora hay un interés creciente en las descargas eléctricas más débiles en las tormentas eléctricas que conducen a los rayos".
La mayoría de los rayos nunca golpean el suelo, y los rayos que permanecen en las nubes son particularmente importantes para afectar el ozono, y un importante gas de efecto invernadero, en la atmósfera superior. Se sabía que los rayos pueden dividir el agua para formar hidroxilo e hidroperoxilo, pero estoproceso nunca se había observado antes en tormentas eléctricas.
Lo que inicialmente confundió al equipo de Brune fue que su instrumento registró altos niveles de hidroxilo e hidroperoxilo en áreas de la nube donde no había rayos visibles desde la aeronave o el suelo. Los experimentos en el laboratorio mostraron que la corriente eléctrica débil, mucho menos energética queel del rayo visible, podría producir estos mismos componentes.
Si bien los investigadores encontraron hidroxilo e hidroperoxilo en áreas con rayos subvisibles, encontraron poca evidencia de ozono y ninguna evidencia de óxido nítrico, que requiere la formación de rayos visibles. Si los rayos subvisibles ocurren de manera rutinaria, entonces el hidroxilo y el hidroperoxilo que estos eventos eléctricos creandeben incluirse en los modelos atmosféricos. Actualmente, no lo están.
Según los investigadores, "el OH hidroxilo generado por rayos en todas las tormentas que suceden a nivel mundial puede ser responsable de una oxidación altamente incierta pero sustancial del 2% al 16% de la oxidación del OH atmosférico global".
"Estos resultados son muy inciertos, en parte porque no sabemos cómo se aplican estas mediciones al resto del mundo", dijo Brune. "Solo volamos sobre Colorado y Oklahoma. La mayoría de las tormentas eléctricas están en los trópicos. Toda la estructura deLas tormentas de las llanuras altas son diferentes a las de los trópicos. Claramente, necesitamos más mediciones de aviones para reducir esta incertidumbre ".
La Fundación Nacional de Ciencias, la NASA y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica apoyaron este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por A'ndrea Elyse Messer. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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