Gewitterwolken Können Löcher In Ozon Schlagen

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Gewitterwolken über den usa könnten wasserdampf in die stratosphäre schießen, wo sie reagieren und zum schutz von ozon beitragen können.

Der gleiche Prozess, der ein Ozonloch über der Antarktis bildet, zeigt sich in den Vereinigten Staaten über den großen Sommergewitterwolken und könnte dort Ozon zerstören, schlägt eine neue Studie vor.

Neunzig Prozent des Ozons der Erde befinden sich in der Stratosphäre (der zweiten Schicht der Atmosphäre, direkt über der, die wir atmen, der Troposphäre). Dieses Ozon bildet die Ozonschicht, die alles auf der Erdoberfläche vor den schädlichen ultravioletten Strahlen der Sonne schützt.

Ozonzerstörung in der unteren Stratosphäre wird durch reaktive Chlor- und Brommoleküle verursacht, die als freie Radikale bezeichnet werden. Die freien Radikale stehlen eines der drei Sauerstoffatome des Ozons. Der Verlust eines Atoms verwandelt Ozon in ein alltägliches Sauerstoffmolekül, das nicht die gleichen schützenden Vorteile bietet.

Normalerweise treten die chemischen Reaktionen, die Ozon zapfen, nur bei extrem kalten Temperaturen - etwa minus 112 Grad Fahrenheit (minus 80 Grad Celsius) - auf, wie sie sich beispielsweise in der Atmosphäre oberhalb der gefrorenen Pole befinden. Jim Anderson, der Hauptautor der neuen Studie, vermutete jedoch, dass eine Erhöhung der Wasserdampfkonzentration in der Stratosphäre durch Sturmwolken bedeutete, dass die chemischen Reaktionen bei höheren Temperaturen ausgelöst würden, die oberhalb der mittleren Breiten der Vereinigten Staaten zu sehen waren.

"Wann immer Sie die richtige Konzentration von Wasser und Temperatur befriedigen, werden diese Reaktionen stattfinden", sagte Anderson, Professor für atmosphärische Chemie an der Harvard University.

Wasserinjektionen

Hoch aufragende Cumulonimbus-Wolken, die hinter heftigen Stürmen stehen, bringen Wasserdampf durch Konvektion hoch in den Himmel. Bei Beobachtungsflügen zwischen 2001 und 2007 fanden die Wissenschaftler heraus, dass die Wolkenspitzen in die untere Stratosphäre in Höhen zwischen 15 und 20 Kilometern über uns reichten und das darin enthaltene Wasser in die Höhe schickten. [Infografik: Schichten der Erdatmosphäre]

"Diese konvektiven Stürme bringen Wasser viel tiefer in die Stratosphäre, als je zuvor vermutet wurde, und das begann sofort, uns zu beunruhigen", sagte Anderson zu OurAmazingPlanet.

Andersons Hauptanliegen sind die freien Radikale von Chlor. Die Atome nehmen während einer schnellen Reihe chemischer Reaktionen, die auf der Oberfläche von Sulfat-Wasser-Aerosolen stattfinden, winzige Tröpfchen, die in der unteren Stratosphäre allgegenwärtig sind, ihre Gefährlichkeit an.

"Die Chemie dieser Sulfat-Wasser-Aerosole ist so, dass die Umwandlungsrate von anorganischem Chlor nicht nur von der Temperatur, sondern von Wasserdampf und Temperatur abhängt", sagte Anderson. Durch die Zugabe von mehr Wasserdampf in die untere Stratosphäre können sich bei höheren Temperaturen Chlor-Radikale bilden, erklärte er. Das reichlich vorhandene Sonnenlicht in niedrigeren Breiten erhöht auch die Reaktionsgeschwindigkeit.

Die Studie zeigt, dass sich Chlor-Moleküle innerhalb der ersten 24 Stunden nach einem Sturm schnell aufbauen. Infolgedessen kann der Ozonverlust um zwei Größenordnungen gegenüber dem in der regelmäßig trockenen Stratosphäre zunehmen.

"Wir waren ziemlich überrascht, wie schnell die Chemie auf die Sonneneinstrahlung in der unteren Stratosphäre reagiert", sagte Anderson. "Diese Umstellung findet in einer Tageszeit statt, und das ist viel schneller als wir erwartet hatten."

Direkte Beobachtungen nötig

Die Computermodellierung, kombiniert mit Daten von Forschungsflugzeugen, zeigt, dass die richtigen Bedingungen während der Sommerzeit oberhalb der zentralen Vereinigten Staaten auftreten.

Niemand hat den Prozess jedoch direkt beobachtet. Das macht andere Wissenschaftler neugierig, aber zurückhaltend in Bezug auf die Theorie.

"Ich glaube nicht, dass Jim den Fall noch bewiesen hat", sagte Andrew Dessler, Professor für Atmosphärenchemie an der Texas A & M University. "Wir haben keine Daten, um die Idee zu widerlegen oder zu unterstützen."

Mary Barth, Wissenschaftlerin am National Center for Atmospheric Research, sagte, Andersons Artikel werde die Forschungsgemeinschaft dazu ermutigen, "die Dinge etwas anders zu betrachten".

"Zu wissen, wie viel Zeug in die Stratosphäre gelangt, ist für uns immer noch im Detail herauszufinden. Was er tut, drängt uns dazu, seine Theorie wirklich auszuwerten und ein paar Daten zu erhalten, um zu sehen, ob es sinnvoll ist", sagte sie.

Anderson und seine Co-Autoren fordern die NASA dazu auf, Forschungsflugzeuge durch stratosphärische Wolkendecks zu fliegen, um den Nachweis der Ozonlochchemie in ihrer heute (26. Juli) in Science Express, der Online-Ausgabe der Zeitschrift Science, veröffentlichten Arbeit zu bestätigen

"Wir haben eine sehr starke Grundlage der Chemie, die wir durch viele Beobachtungen einer Vielzahl von Bedingungen nachgewiesen haben", sagte Anderson. "Es ist wahr, wenn wir unseren Weg finden würden, würden wir das gerne in einem konvektiven Ereignis über den Vereinigten Staaten beobachten." Zukünftige Untersuchungen könnten auch zeigen, ob der Prozess auf Stürme beschränkt ist oder ob Wasserdampf in der Stratosphäre zirkuliert, und zwar frei Radikale, um Ozon in einem weiten Bereich abzubauen.

"Wenn die Luft gegen den Wind weht und sie weg ist, dann ist das eine Kuriosität", sagte Dessler. Auf der anderen Seite könnte aus diesen Ereignissen genug Wasserdampf austreten, um einen nachweisbaren Effekt auf Ozon zu haben. Wenn dies passiert, möchten wir wissen, ob dies auf einer hemisphärischen Skala wichtig ist oder sich auf das globale Ozon auswirkt. "

Diese Geschichte wurde von OurAmazingPlanet, einer Schwesterseite von WordsSideKick.com, zur Verfügung gestellt.


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