Las descargas de rayos ayudan a limpiar el aire de algunos gases de efecto invernadero

Los rayos podrían tener una función ecológica importante, un dúo de nuevos informes en papel. Según los hallazgos, tales descargas juegan un papel importante en la eliminación de gases como el metano de la atmósfera.

Como todos sabemos, el rayo y el rayo, muy, muy aterrador. Sin embargo, también parecen bastante frescos. El inmenso calor y la energía liberados por los rayos rompen las moléculas de nitrógeno y oxígeno en el aire, que se mezclan en radicales hidroxilo y radical hidroperoxilo, OH y HO2, respectivamente. A su vez, estos compuestos químicos altamente reactivos continúan alterando la química de la atmósfera, en particular impulsando los procesos que degradan los compuestos de gases de efecto invernadero como el metano.

Limpieza de pernos

“A lo largo de la historia, la gente solo estaba interesada en los relámpagos por lo que podían hacer en el suelo”, dice William H. Brune, profesor distinguido de meteorología en Penn State y coautor de los dos nuevos artículos. “Ahora hay un interés creciente en las descargas eléctricas más débiles en las tormentas eléctricas que provocan rayos”.

Los datos para esta investigación fueron recopilados por un avión de instrumentos que voló sobre Colorado y Oklahoma en 2012. El avión siguió las tormentas eléctricas y descargas de rayos para comprender su efecto en la atmósfera.

Inicialmente, el equipo asumió que los picos en las señales de OH y HO2 (niveles atmosféricos) que detectaban sus dispositivos debían ser errores, por lo que los eliminaron del conjunto de datos para estudiarlos más adelante. El problema fue que el instrumento registró altos niveles de hidroxilo e hidroperoxilo en tramos de la nube donde no había rayos visibles. Hace unos años, Brune se tomó el tiempo de analizarlo.

Trabajando con un estudiante de posgrado e investigador asociado, mostró que los picos podrían ser producidos tanto por chispas como por “descargas subvisibles” en el laboratorio. Después de esto, realizaron un nuevo análisis de los datos de tormentas eléctricas y rayos de 2012.

“Con la ayuda de un excelente estudiante en prácticas”, dijo Brune, “pudimos vincular las enormes señales vistas por nuestro instrumento que volaba a través de las nubes de tormenta con las mediciones de rayos realizadas desde el suelo”.

Los aviones evitan volar a través del centro de las tormentas eléctricas porque es simplemente peligroso para ellos, explica Brune, pero se pueden usar para tomar muestras de la parte superior de las nubes que se extienden en la dirección del viento; esta área de una tormenta se conoce como ‘la yunque’. Un rayo visible se forma en la parte del yunque cerca del núcleo de la tormenta.

La mayoría de los pernos nunca golpean el suelo, agrega. Este rayo es particularmente importante para afectar el ozono y algunos gases de efecto invernadero en la atmósfera superior. Si bien sabíamos que los rayos pueden dividir el agua para formar hidroxilo e hidroperoxilo, esta es la primera vez que se observa en una tormenta eléctrica en vivo.

Los investigadores encontraron hidroxilo e hidroperoxilo en áreas con rayos subvisibles, pero muy poca evidencia de ozono y sin signos de óxido nítrico (que requiere la formación de rayos visibles) en estas áreas. Si este tipo de rayo ocurre de manera rutinaria, sus salidas de hidroxilo e hidroperoxilo deben incluirse en los modelos atmosféricos (no lo están, actualmente).

Ambos compuestos interactúan con algunos gases como el metano, descomponiéndolos mediante reacciones químicas y evitando que se den cuenta de todo su potencial de efecto invernadero.

“El OH (hidroxilo) generado por rayos en todas las tormentas que ocurren a nivel mundial puede ser responsable de una oxidación altamente incierta pero sustancial del 2% al 16% de la oxidación del OH atmosférico global”, explica el equipo.

“Estos resultados son muy inciertos, en parte porque no sabemos cómo se aplican estas mediciones al resto del mundo”, dijo Brune. “Solo volamos sobre Colorado y Oklahoma. La mayoría de las tormentas eléctricas ocurren en los trópicos. Toda la estructura de las tormentas de las llanuras altas es diferente a las de los trópicos. Claramente, necesitamos más mediciones de aeronaves para reducir esta incertidumbre ”.

El primer artículo “Cantidades extremas de oxidante producidas por rayos en nubes de tormenta” ha sido publicado en el diario Ciencias.

El segundo artículo, “Las descargas eléctricas producen cantidades prodigiosas de radicales hidroxilo e hidroperoxilo” se ha publicado en el Journal of Geophysical Research: Atmósferas.