تاثیر جرقه‌زدن گیاهان در هنگام رعد و برق بر کیفیت هوا!

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل از ایسنا، پژوهش‌های جدید و جذاب دانشمندان هواشناس از دانشگاه ایالتی پن نشان می‌دهد که در طول توفان‌های تندری(thunderstorms)، تخلیه الکتریکی روی برگ درختان می‌تواند حجم قابل توجهی از مواد شیمیایی تولید کند که ممکن است بر کیفیت هوا در جنگل‌های اطراف تأثیر بگذارد.

توفان تندری یا تندرتوفان نوعی از آب و هوای آشفته‌ است که ویژگی آن حضور آذرخش و اثر صوتی آن در جو زمین به نام تندر است. ابرهای نسبت داده شده به توفان تندری در هواشناسی، ابرهای کومولونیمبوس هستند. توفان‌های تندری معمولاً با باران شدید، باد شدید و گاهی با دانه‌های ریز برف یا تگرگ همراه می‌شوند و گاهی نیز بدون بارش رخ می‌دهند. هر چند این توفان‌ها بیشتر در بهار و تابستان رخ می‌دهند، ممکن است در هر زمانی در سال اتفاق بیفتند. توفان تندری بیشتر در مناطق استوایی و گرمسیری رخ می‌دهد.

در سال ۲۰۲۱، ویلیام برون، هواشناس و همکارانش یک مطالعه کلیدی در مجله "ساینس"(Science) منتشر کردند که نشان می‌داد چگونه رعد و برق منجر به تشکیل چندین اکسید کننده جوی از جمله هیدروکسیل رادیکال(OH) و هیدروپروکسیل رادیکال(HO۲) می‌شود. این مولکول‌های گازی عوامل «تصفیه ‌کننده» حیاتی در جو ما هستند. آنها می‌توانند گازهای گلخانه‌ای مانند متان را تجزیه کنند، با این حال، رادیکال‌های هیدروکسی می‌توانند مفید نباشند و در هنگام مواجهه با اکسیژن سطوح بالایی از ازن را تولید کنند.

این مطالعه تخمین زده است که توفان‌های تندری ممکن است تا ۱۶ درصد از کل OH اتمسفر جهانی را تشکیل دهند. این موضوع، پژوهشگران را به بررسی راه‌های دیگری که توفان‌های تندری می‌توانند باعث تشکیل رادیکال‌های هیدروکسی شوند سوق داده است.

برون توضیح داد: هیدروکسیل رادیکال به اکسیداسیون کلی بسیاری از آلاینده‌های جوی از جمله گاز گلخانه‌ای متان، بهبود کیفیت هوا و کاهش تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند. با این حال، این واکنش‌ها همچنین می‌تواند منجر به تشکیل ازن و ذرات کوچک هواپخش شود که بر کیفیت هوا و اقلیم تأثیر منفی می‌گذارد. بنابراین درک همه منابع بالقوه OH برای پیش‌بینی کیفیت هوا و اقلیم در آینده مهم است.

پژوهشگران پدیده‌ای را بررسی کردند که در آن رعد و برق می‌تواند تخلیه‌های الکتریکی کوچکی را بر روی اجسام روی زمین ایجاد کند. این جرقه‌ها به عنوان تاج شناخته می‌شوند و می‌توانند به ویژه در برگ‌های گیاهان با نوک تیز برجسته باشند.

بنابراین سوالی که پژوهشگران می‌خواستند به آن پاسخ دهند این بود که آیا تاج‌های گیاهی سطوح قابل اندازه‌گیری مواد شیمیایی OH تولید می‌کنند یا خیر.

پژوهشگران در شرایط آزمایشگاهی، هشت نوع مختلف برگ درخت را آزمایش کردند و نتایج نشان داد که این تاج‌های گیاهی واقعاً مقادیر بسیار زیادی OH تولید می‌کنند.

در حالی که حجم کلی OH تولید شده توسط تاج‌های گیاهی به طور قابل توجهی کمتر از آن چیزی است که در توفان‌های تندری یافت می‌شود، پژوهشگران حدس می‌زنند که جنگل‌های بزرگ می‌توانند منجر به تولید سطوح زیادی از OH در زمان وقوع رعد و برق شوند.

جانا جنکینز، پژوهشگر دیگری که روی این پروژه کار می‌کند، می‌گوید: اگرچه بار تولید شده توسط تاج، ضعیف‌تر از جرقه‌ها و رعد و برق‌هایی بود که قبلاً به آن‌ها نگاه می‌کردیم، اما همچنان شاهد تولید مقادیر بسیار زیاد هیدروکسی رادیکال بودیم.

وی افزود: حدود دو تریلیون درخت در مناطقی وجود دارد که احتمال توفان تندری در آنها بیشتر است. این قطعاً فرآیندی است که همیشه در جریان است و بر اساس محاسباتی که تاکنون توانسته‌ایم انجام دهیم، فکر می‌کنیم این موضوع می‌تواند بر کیفیت هوا در درون و بیرون و اطراف جنگل‌ها و درختان تأثیر بگذارد.

پژوهشگران می‌گویند، این مکانیسم جدید کشف شده و این امواج اکسیداسیون اتمسفر می‌تواند بر اکولوژی درختان و جنگل‌ها تأثیر بگذارد. جنکینز می‌گوید با تغییرات آب و هوایی که افزایش میزان فعالیت توفان‌های تندری را در پی دارد، درک این فرآیندها به ویژه از نظر تأثیر بر کیفیت هوای محلی در این مکان‌ها ضروری است.

این مطالعه جدید در مجله Geophysical Research: Atmospheres منتشر شده است.