Молнии каждый день производят тонны невидимого загрязнения — открытие, которое изменит климат

Грозы традиционно ассоциируются с мощным природным зрелищем, но редко кто задумывается о том, какое влияние они оказывают на атмосферу и климат. Учёные из Мэрилендского университета впервые смогли в реальном времени отследить экологические последствия гроз благодаря спутнику NASA TEMPO (Tropospheric Emissions: Monitoring of Pollution), запущенному в 2023 году.

Как работал эксперимент

TEMPO изначально создавался для измерения загрязнений воздуха над Северной Америкой. Обычно он фиксирует данные каждый час, но в эксперименте специалисты сократили интервал до 10 минут, что позволило отслеживать динамику гроз в деталях.

"Впервые подобные измерения проведены с такой временной частотой. Грозы развиваются быстро, и эти короткие интервалы дают нам более точное представление о происходящем", — сказал профессор Кеннет Пикеринг.

Сравнивая данные TEMPO с Геостационарным картографом молний NOAA, исследователи смогли подсчитать, сколько оксидов азота образуется при каждом ударе молнии и как долго они сохраняются в атмосфере.

Молнии и химия атмосферы

При разряде молнии температура достигает десятков тысяч градусов, что приводит к разрушению молекул кислорода и азота. В результате формируются оксиды азота — такие же загрязнители, как автомобильные выхлопы.

"На глобальном уровне молнии производят до 10-15% всех оксидов азота. Человеческая деятельность выбрасывает больше, но молнии выделяют их на больших высотах, где они особенно активно участвуют в образовании озона", — уточнил Пикеринг.

Озон и другие газы, образующиеся при грозах, могут перемещаться на сотни километров от места их возникновения, ухудшая качество воздуха в отдалённых районах. Особенно это заметно летом, когда высокие температуры ускоряют образование озона.

Вместе с тем у молний есть и положительная роль. Они способствуют появлению гидроксильных радикалов, которые разрушают метан — один из сильнейших парниковых газов.

Вклад в климатические модели

Учёные отмечают, что каждая вспышка молнии в среднем создаёт около 250 молей оксидов азота. Но на практике показатели могут отличаться в разы. Поэтому данные TEMPO помогут уточнить расчёты и оценить, как усиливающиеся грозы будут влиять на климат в будущем.

"Мы считаем, что по мере усиления гроз молнии становятся короче и производят меньше оксида азота на вспышку. Это исследование даст нам возможность доказать это", — пояснил старший научный сотрудник Дейл Аллен.

Практическое значение

Результаты эксперимента важны не только для науки, но и для прогноза качества воздуха. Молнии могут способствовать образованию приземного озона — основного компонента смога, опасного для людей с астмой и другими респираторными проблемами.

"Для жителей горных регионов, таких как Колорадо, эта информация особенно значима, так как молнии вносят серьёзный вклад в образование озона у поверхности", — отметил Пикеринг.

Учёные подчёркивают: новые данные помогут точнее различать природные и антропогенные источники загрязнений, что сделает климатические модели более надёжными.

Три интересных факта

1. В среднем на Земле происходит около 8 миллионов ударов молнии в день.
2. Молнии нагревают воздух до температуры выше 30 000 °C — в пять раз горячее поверхности Солнца.
3. Оксиды азота, образующиеся при молниях, играют важную роль в формировании глобального озонового баланса.