Атмосфера усилила свою способность очищаться от загрязнений

Международная исследовательская группа, в состав которой вошли Олаф Моргенштерн (Olaf Morgenstern) из Национального института водных и атмосферных исследований и Мартин Мэннинг (Martin Manning) из Университета Виктории (оба — в Новой Зеландии), проанализировала многолетние измерения монооксида углерода (или угарный газ), включающий углерод-14 (14C), проводимые на двух удаленных станциях Барринг-Хед (Новая Зеландия) и Эррайввал Хейтс (Антарктида). 

Ключевую роль в самоочищении атмосферы, как оказалось, играет гидроксильный радикал (OH), который чрезвычайно быстро вступает в химические реакции с большинством загрязняющих газов и превращает их в менее опасные соединения. Результаты научной работы опубликованы в журнале Nature Communications. 

Поскольку провести прямые измерения OH непросто, ученые использовали в качестве индикатора 14CO и с его помощью косвенно оценили концентрацию OH в земной атмосфере. Дело в том, что этот редкий изотоп, образующийся под воздействием космических лучей, практически полностью «удаляется» из атмосферы гидроксильными радикалами. 

По итогу оказалось, что после 1997 года нормализованные данные по 14CO постепенно снижались: на Baring Head среднегодовое снижение составило 0,5 процента (около 12 процентов за период с 1997 по 2022 год), а в Антарктиде — особенно в декабре и январе — достигло 1,8 процента в год (примерно 43 процента за период с 1997 по 2021 год).

Эти отрицательные тенденции означают, что концентрация гидроксильных радикалов в атмосфере растет: чем выше уровень OH, тем быстрее атмосфера очищается от загрязнителей. Значит, за последние десятилетия ее окислительная способность существенно увеличилась. 

Результаты компьютерного моделирования (с использованием современной климатической модели NIWA-UKCA) подтвердили: увеличение концентраций OH в атмосфере происходит глобально и может быть связано с такими факторами, как повышенная концентрация выбросов оксидов азота (NOₓ), ослабление озонового слоя и рост температур (все они способствуют образованию гидроксильных радикалов). 

А вот увеличение концентрации метана приводит к снижению концентрации OH, поскольку метан — их основной «поглотитель». Таким образом, для поддержания химического баланса планеты может потребоваться еще больший объем выбросов этого парникового газа. 

Результаты новой научной работы не только помогут лучше понять динамику химии атмосферы Земли, но и окажут существенное влияние на климатические модели и стратегии по снижению выбросов парниковых газов.