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全球變暖有望減輕?NASA專家:這種物質或控制溫室氣體濃度

由一個氫原子、一個氧原子和未配對的電子組成的羥基(OH)基團,是地球大氣層中反應性最強的氣體之一。對於地球而言,這種個活潑的基團就像空氣中的洗滌劑——因為它強烈的反應性,可以分解其他氣體。特別是甲烷。甲烷是一種有效的溫室氣體,在地球大氣層中產生溫室效應的能力是二氧化碳的20多倍。

正在釋放甲烷的湖泊

由美國宇航局(NASA)研究員領導的新研究表明,即使在甲烷排放量增加的情況下,羥基自由基也能自行循環並保持穩定的大氣濃度。了解OH的作用對於確定大氣中甲烷濃度的變化至關重要。NASA也給出了動畫,展示2000年7月1日全球生產的OH濃度隨著太陽光在全球的運動變化,這結果來自於大氣化學家的模型和NASA戈達德太空飛行中心的研究員。在人口稠密地區,OH的濃度也會比較高。

科學家曾經認為,甲烷排放量的增加可能會導致全球範圍內羥基自由基的消耗量減少,這將延長甲烷氣體在大氣層里留存的時間,甲烷氣體目前在大約九年內從大氣中清除。但是,在查看OH和甲烷的主要來源以及它們如何反應的同時,NASA的研究員注意到了OH分解甲烷然後在其他氣體存在下發生的OH再生成。

2016年1月全球甲烷的平均情況

全球甲烷變化情況

最終,科學家們發現,隨著時間的推移,OH濃度相當穩定。NASA的研究人員指出,當OH與甲烷反應時,它不一定會消失,尤其是在氮氧化物(NO和NO2)存在的情況下。來自與甲烷反應的分解產物然後與NO或NO2反應可以再次重新形成OH,所以OH可以再生成到大氣中。

NASA的研究人員將1980年至2015年各種氣體的衛星觀測結果加入到到計算機模型中,以模擬大氣中OH的可能來源。這些包括與氮氧化物/水蒸氣和臭氧的反應。他們還測試了OH的潛在來源:地球上熱帶地區的擴大。

當太陽光中的紫外線與低層大氣中的水蒸氣和臭氧反應時,OH也會形成。在熱帶地區,水汽和紫外線特別豐富。研究表明,由於氣溫升高和空氣流通模式的變化,這個氣候區域可能會向北和向南延伸。因此,如果熱帶地區擴大,這個OH的天然工廠也會隨著時間的推移而增長,從而導致全球形成更多的OH。雖然熱帶範圍的擴張過程很慢,每10年大約擴張0.5到1個緯度,但效果可能仍然很重要。

因此,NASA的研究人員們得到的結論是:雖然熱帶擴大效應和通過反應循環是相對較小的OH來源,但它們基本上取代了甲烷分解所消耗的OH。NASA戈達德飛行中心的大氣化學家湯姆·漢尼斯科表示,OH在大氣層中濃度的維持令人驚訝,但無法保證OH水平將繼續以與隨著氣候變化繼續發展。而其他的科學家則認為這個研究結果可以對人類了解甲烷在大氣層中產生溫室效應的結果進行調整——因為OH濃度的穩定性,似乎可以反駁未來甲烷濃度會繼續上升的假設,甚至可以推論甲烷濃度會趨於平穩,甚至可能會進一步減少。毫無疑問,這是關於未來氣候的一個重大問題。

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