Modellproduktion av OH-primärproduktion under en 24-timmarsperiod i juli spår med solljus över hela världen. Högre nivåer av OH över befolkad mark är sannolikt från OH-återvinning i närvaro av NO och NO 2 , som är vanliga föroreningar från bilar och industri. Kredit:NASA / Julie Nicely
En enkel molekyl i atmosfären som fungerar som ett "rengöringsmedel" för att bryta ned metan och andra växthusgaser har visat sig återvinna sig själv för att upprätthålla en stadig global närvaro inför stigande utsläpp, enligt ny NASA-forskning. Att förstå dess roll i atmosfären är avgörande för att bestämma livslängden för metan, en stark bidragsgivare till klimatförändringarna.
Hydroxyl (OH) radikalen, en molekyl som består av en väteatom, en syreatom med en fri (eller oparad) elektron är en av de mest reaktiva gaserna i atmosfären och bryter regelbundet ner andra gaser, effektivt avsluta sina liv. På detta sätt är OH huvudkontrollen av koncentrationen av metan, en potent växthusgas som är näst efter koldioxid genom att bidra till ökande globala temperaturer.
Med stigande metanutsläpp till atmosfären, vetenskapsmän trodde historiskt att det kunde göra att mängden hydroxylradikaler förbrukades på global skala och, som ett resultat, förlänga metans livslängd, för närvarande uppskattas till nio år. Dock, förutom att titta globalt på primära källor till OH och mängden metan och andra gaser som den bryter ner, denna nya forskning tar hänsyn till sekundära OH-källor, återvinning som sker efter att OH bryter ned metan och reformerar i närvaro av andra gaser, som har observerats på regional skala tidigare.
"OH-koncentrationer är ganska stabila över tiden, " sa atmosfärskemisten och huvudförfattaren Julie Nicely vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "När OH reagerar med metan försvinner det inte nödvändigtvis i närvaro av andra gaser, speciellt kväveoxider (NO och NO 2 ). Nedbrytningsprodukterna från dess reaktion med metan reagerar med NO eller NO 2 att reformera OH. Så OH kan återanvända till atmosfären."
Kväveoxider är en uppsättning av flera gaser som bidrar till att återvinna OH tillbaka till atmosfären, enligt Nicelys forskning, publiceras i Journal of Geophysical Research:Atmospheres . Hon och hennes kollegor använde en datormodell med hjälp av satellitobservationer av olika gaser från 1980 till 2015 för att simulera de möjliga källorna för OH i atmosfären. Dessa inkluderar reaktioner med de tidigare nämnda kväveoxiderna, vattenånga och ozon. De testade också en ovanlig potentiell källa till ny OH:utvidgningen av de tropiska regionerna på jorden.
OH i atmosfären bildas också när ultraviolett solljus når den nedre atmosfären och reagerar med vattenånga (H 2 O) och ozon (O 3 ) för att bilda två OH-molekyler. Över tropikerna, vattenånga och ultraviolett solljus finns det gott om. Tropikerna, som sträcker sig över jordens område till vardera sidan av ekvatorn, har visat några bevis på att de breder ut sig längre norr och söder om deras nuvarande utbredningsområde, möjligen på grund av stigande temperaturer som påverkar luftcirkulationsmönster. Detta innebär att den tropiska regionen som är förberedd för att skapa OH potentiellt kommer att öka med tiden, vilket leder till en högre mängd OH i atmosfären. Denna tropiska utvidgningsprocess är långsam, dock, expanderar endast 0,5 till 1 grad i latitud vart tionde år. Men den lilla effekten kan fortfarande vara viktig, enligt Nicely.
Hon och hennes team upptäckte att individuellt, den tropiska utvidgningseffekten och OH-återvinning genom reaktioner med andra gaser utgör var och en en relativt liten källa av OH, men tillsammans ersätter de i huvudsak den OH som används vid nedbrytningen av metan.
"Frånvaron av en trend i global OH är förvånande, " sade atmosfärskemisten Tom Hanisco vid Goddard som inte var involverad i forskningen. "De flesta modeller förutspår en "feedback-effekt" mellan OH och metan. I reaktionen av OH med metan, OH tas också bort. Ökningen av NO 2 och andra källor till OH, som ozon, ta bort denna förväntade effekt." Men eftersom denna studie tittar på de senaste trettiofem åren, det är inte garanterat att när atmosfären fortsätter att utvecklas med globala klimatförändringar kommer OH-nivåerna att fortsätta att återvinnas på samma sätt i framtiden, han sa.
I sista hand, Ser snyggt på resultaten som ett sätt att finjustera och uppdatera de antaganden som görs av forskare och klimatmodeller som beskriver och förutsäger hur OH och metan interagerar i hela atmosfären. "Detta kan förtydliga frågan om kommer metankoncentrationerna att fortsätta att öka i framtiden? Eller kommer de att plana ut, eller kanske till och med minska? Detta är en viktig fråga angående framtida klimat som vi egentligen inte vet svaret på, " Hon sa.
