賓夕法尼亞州立大學(xué)大氣科學(xué)家的新研究發(fā)現(xiàn),在雷暴期間,樹葉上的放電可以產(chǎn)生大量的化學(xué)物質(zhì),而這可能會(huì)影響周圍森林的空氣質(zhì)量。早在2021年,氣象學(xué)家William Brune及其同事在《科學(xué)》上發(fā)表了一項(xiàng)證明了閃電如何引發(fā)幾種大氣氧化劑--包括羥基自由基(OH)和氫過氧自由基(HO2)--形成的重要研究。
這些氣態(tài)分子是我們大氣中至關(guān)重要的“清潔”劑。它們可以降解溫室氣體如甲烷,然而羥基自由基也可能是無益的,在遇到氧氣時(shí)產(chǎn)生高水平的臭氧。該研究估計(jì),雷暴可能占全球所有大氣OH的16%。后續(xù)工作促使研究人員調(diào)查雷暴可能引發(fā)羥基自由基形成的其他方式。“羥基自由基有助于許多大氣污染物的全面氧化,包括溫室氣體甲烷,改善空氣質(zhì)量,并減緩氣候變化,”Brune解釋道,“然而,這些反應(yīng)也可能導(dǎo)致臭氧和小氣溶膠顆粒的形成,并對空氣質(zhì)量和氣候產(chǎn)生負(fù)面影響。

因此,了解OH的所有潛在來源對于預(yù)測未來的空氣質(zhì)量和氣候非常重要。”研究人員研究了一種現(xiàn)象,即雷暴可以在地面上的物體上誘發(fā)小型放電。這些放電被稱為冠狀物,并且在有尖角的植物葉片上可能特別突出。因此,研究人員想要回答的問題是,植物冠狀花序是否會(huì)產(chǎn)生可測量的OH化學(xué)物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室條件下,研究人員測試了八種不同的樹葉,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些植物冠狀花序確實(shí)產(chǎn)生了極大量的羥基。
雖然植物冠層產(chǎn)生的OH總量明顯低于雷暴中的含量,但研究人員推測,大型森林的規(guī)??赡軐?dǎo)致雷暴前后的極端OH水平。“即使電暈產(chǎn)生的電荷比我們之前看的火花和閃電要弱,我們?nèi)钥吹搅诉@種羥基自由基的極端數(shù)量,”參與該項(xiàng)目的另一位研究員Jana Jenkins說道,“在全球最可能發(fā)生雷暴的地區(qū)大概有兩萬億棵樹,在任何時(shí)候都有1800場雷暴在進(jìn)行。這絕對是一個(gè)一直在進(jìn)行的過程,根據(jù)我們目前所能做的計(jì)算,我們認(rèn)為這可以影響森林和樹木內(nèi)部及周圍的空氣質(zhì)量。”
雖然研究人員清楚這種新發(fā)現(xiàn)的機(jī)制不太可能跟全球氫氣的產(chǎn)生有關(guān),但可能有關(guān)的是這些大氣氧化的波浪可以影響樹木和森林生態(tài)。Jenkins還建議,隨著氣候變化增加了雷暴活動(dòng)的數(shù)量,了解這些過程是至關(guān)重要的,尤其是對這些地方的當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量的影響方面。