Когда над головой грохочут грозы, на листьях деревьев могут возникать слабые электрические разряды, называемые короной. Новое исследование показало, что короны создают большое количество атмосферных химических веществ, которые могут повлиять на качество воздуха вокруг лесов, по словам группы ученых штата Пенсильвания.

"Хотя мало что известно о том, насколько широко распространены эти выбросы, мы считаем, что короны, образующиеся на деревьях во время грозы, могут оказать существенное воздействие на окружающий воздух", - сказала Джена Дженкинс, аспирант кафедры метеорологии и атмосферных наук Пенсильванского государственного университета.

Условия во время грозы, вызывающие молнию, также создают электрические поля между облаками и землей. По словам ученых, высокие, заостренные предметы, такие как листья высоко на деревьях, еще больше усиливают электрическое поле и могут привести к электрическим пробоям — или коронам.

"В районах, где наиболее вероятно возникновение гроз во всем мире, насчитывается около двух триллионов деревьев, и в любой момент времени происходит 1800 гроз", - сказал Дженкинс. "Это определенно процесс, который происходит постоянно, и, основываясь на расчетах, которые мы смогли сделать до сих пор, мы думаем, что это может повлиять на качество воздуха в лесах и деревьях и вокруг них".

Команда обнаружила, что короны генерируют экстремальные количества гидроксильного радикала —OH— и гидропероксильного радикала —HO2. По словам ученых, гидроксильный радикал инициирует важные химические реакции в атмосфере, которые очищают воздух от парниковых газов, таких как метан, но также приводят к загрязнению озоном и аэрозольными частицами.

Генерируемый короной OH может увеличиваться вокруг деревьев во время грозы в 100-1000 раз по сравнению с обычными количествами, сообщили ученые в журнале Geophysical Research: Atmospheres.

А поскольку OH вступает в реакцию с углеводородами, естественным образом выделяемыми листьями, образуя озон и твердые частицы, по словам ученых, эти скачки уровня OH могут повлиять на качество воздуха.

"Гидроксильный радикал способствует общему атмосферному окислению многих атмосферных загрязнителей, включая парниковый газ метан, улучшает качество воздуха и замедляет изменение климата. Однако эти реакции также могут привести к образованию озона и мелких аэрозольных частиц, негативно влияющих на качество воздуха и климат", - сказал Виллиан Брюн, заслуженный профессор метеорологии в Пенсильванском университете. "Таким образом, понимание всех потенциальных источников OH важно для прогнозирования будущего качества воздуха и климата".

Работа основана на предыдущем исследовании под руководством Брюна, которое показало, что молнии и незаметные разряды в грозовых облаках во время грозы представляют собой потенциально значительный источник глобального OH, на долю которого приходится от 2 до 16% глобального химического состава OH в атмосфере.

"Несмотря на то, что заряд, генерируемый короной, был слабее, чем искры и молнии, которые мы наблюдали ранее, мы все равно видели, как образуется огромное количество этого гидроксильного радикала", - сказал Дженкинс.

Ученые провели лабораторные испытания листьев восьми пород деревьев в различных условиях, включая смачивание листьев для имитации дождя.

Они обнаружили сильную корреляцию между OH и HO2, генерируемыми коронными разрядами различных пород деревьев, и ультрафиолетовым излучением, создаваемым этими разрядами. По словам ученых, это может быть полезно при проведении будущих исследований в полевых условиях, поскольку оборудование для измерения ультрафиолетового излучения более практично для полевых работ.

Дальнейшие полевые исследования могут помочь ученым лучше понять, сколько корон образуется во время грозы, как долго они длятся и как такие факторы, как ветер, влияют на этот процесс. По словам ученых, эта работа может помочь улучшить наше понимание воздействия качества воздуха на леса.

"Гидроксильный радикал является самым важным очищающим средством в атмосфере, поэтому лучший учет того, где производится это вещество, может дать нам более полное понимание того, что происходит в атмосфере", - сказал Дженкинс. "И грозы могут случаться чаще в связи с изменением климата. Так что это веские причины продолжать изучать и понимать эти процессы".