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温室气体“洗涤剂”在大气中自我循环

时间:2019-08-09 来源:巧手精品推荐

温室气体“洗涤剂”在大气中自我循环

温室气体“洗涤剂”在大气中自我循环

美国国家航空航天局(NASA)一项最新研究发现,大气层中有一种简单的分子能够自我循环利用,在温室气体排放不断上升的情况下保持稳定的全球存在。这种分子可以充当分解甲烷和其他温室气体的“洗涤剂”。了解甲烷在大气中的作用对于确定甲烷的寿命至关重要,甲烷是气候变化的一个重要因素。

羟基(OH)自由基是由一个氢原子、一个氧原子和一个游离(或未配对)电子组成的分子,它是大气中最活跃的气体之一,经常分解其他气体,有效地结束了它们的寿命。通过这种方式,氢氧根是甲烷浓度的主要控制因素。甲烷是一种强有力的温室气体,对全球气温上升的贡献仅次于二氧化碳。

随着甲烷排放到大气中的增加,科学家们历来认为,这可能会导致全球范围内羟自由基的消耗,从而延长甲烷的寿命,目前估计为9年。然而,除了全球看哦和甲烷的主要来源和其他气体分解,这项新的研究考虑二级哦来源,回收哦分解甲烷和改革后发生的其他气体的存在,在区域尺度上观察到的现象。

“OH浓度随着时间的推移是相当稳定的,”大气化学家和首席作者Julie nice在马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心说。“OH与甲烷发生反应时,不一定会在其他气体的存在下消失,尤其是氮氧化物(NO和NO2)。”它与甲烷反应的分解产物与NO或NO2反应生成OH。所以OH可以循环回到大气中

根据《地球物理研究杂志:大气》(Journal of Geophysical research: Atmospheres)上发表的一项研究,氮氧化物是促使OH循环回大气的几种气体之一。她和她的同事使用了一个计算机模型来模拟大气中OH的可能来源,该模型是根据1980年至2015年的各种气体卫星观测信息建立的。这些反应包括与上述氮氧化物、水蒸气和臭氧的反应。他们还测试了一种新的OH的不寻常的潜在来源:地球上热带地区的扩张。

当紫外线照射到低层大气,与水蒸气(H2O)和臭氧(O3)反应生成两个OH分子时,大气中的OH也会形成。在热带地区,水蒸气和紫外线阳光充足。横跨地球到赤道两侧的热带地区,已经显示出一些证据,表明在目前的范围之外,南北两极的范围在进一步扩大,这可能是由于气温上升影响了空气循环模式。这意味着,准备产生OH的热带地区可能会随着时间的推移而增加,从而导致大气中OH的含量增加。然而,这种热带变宽的过程是缓慢的,每10年在纬度上只扩大0.5到1度。但据nice称,小的影响可能仍然很重要。

她和她的团队发现,单独来看,热带地区的扩大效应以及氢氧根通过与其他气体的反应进行循环,各自构成了一个相对较小的氢氧根来源,但它们加在一起基本上取代了甲烷分解过程中所消耗的氢氧根。大气化学家汤姆·哈尼斯科说:“全球氢氧量竟然没有趋势,这令人吃惊。”“大多数模型预测OH和甲烷之间存在‘反馈效应’。在OH和甲烷的反应中,OH也被除去了。二氧化氮和臭氧等其他OH来源的增加抵消了这一预期效应。但他说,这项研究回顾了过去35年,不能保证随着全球气候变化,大气继续演化,OH水平在未来也会以同样的方式继续循环。

最终,很好地将这些结果看作是对研究人员和气候模型建立者所做的假设进行微调和更新的一种方式,他们描述和预测了OH和甲烷在整个大气中的相互作用。“这可能会进一步澄清甲烷浓度未来是否会继续上升的问题?”还是会趋于平稳,甚至下降?这是一个关于未来气候的重大问题,我们真的不知道答案。