温室气体'洗涤剂'在大气中回收

美国宇航局的一项新研究表明，大气中的一种简单分子作为“洗涤剂”，可以分解甲烷和其他温室气体，已被发现可以自行循环，以便在排放量增加的情况下保持稳定的全球存在。了解其在大气中的作用对于确定甲烷的寿命至关重要，甲烷是气候变化的有力贡献者。

羟基(OH)自由基是由一个氢原子，一个氧原子和自由(或未配对)电子组成的分子，是大气中反应性最强的气体之一，经常分解其他气体，有效地延长其寿命。通过这种方式，OH是对甲烷浓度的主要检查，甲烷是一种有效的温室气体，仅次于二氧化碳，有助于提高全球温度。

随着甲烷排放到大气中的增加，科学家们一直认为可能会导致羟基自由基的数量在全球范围内消耗殆尽，从而延长甲烷的寿命，目前估计为9年。然而，除了在全球范围内查看OH的主要来源以及甲烷和其他气体的分解量之外，这项新研究还考虑了二级OH来源，在OH分解甲烷后进行的回收以及在其他气体存在下进行的改造，之前曾在区域尺度上观察过。

“随着时间的推移，OH浓度相当稳定，”大气化学家和主要作者Julie Nicely在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心说。“当OH与甲烷反应时，它不一定会在其他气体存在下消失，特别是氮氧化物(NO和NO2)。与甲烷反应的分解产物与NO或NO2反应，重新形成OH。所以OH可以回收到大气中。“

根据Nicely在“地球物理研究杂志：大气层”上发表的研究，氮氧化物是一组有助于将OH再循环回大气中的气体。她和她的同事使用了一种计算机模型，通过卫星观测1980年至2015年的各种气体来模拟大气中OH的可能来源。这些包括与上述氮氧化物，水蒸气和臭氧的反应。他们还测试了一种不寻常的新OH的潜在来源：地球上热带地区的扩大。

当紫外线太阳光到达低层大气并与水蒸气(H2O)和臭氧(O3)反应形成两个OH分子时，大气中的OH也会形成。在热带地区，水汽和紫外线的阳光充足。沿着地球区域到赤道两侧的热带地区已经显示出一些证据表明其当前范围的北部和南部更远，可能是由于气温上升影响了空气流通模式。这意味着引发产生OH的热带地区可能会随着时间的推移而增加，从而导致大气中的OH含量更高。这种热带拓宽过程缓慢，但每10年仅在纬度上扩大0.5到1度。但尼斯利认为，这种小影响可能仍然很重要。

她和她的团队发现，单独地，通过与其他气体反应的热带扩展效应和OH再循环各自包含相对较小的OH源，但它们一起基本上取代用于分解甲烷的OH。

“全球OH缺乏趋势令人惊讶，”Goddard的大气化学家Tom Hanisco说，他没有参与这项研究。“大多数模型预测OH和甲烷之间的'反馈效应'。在OH与甲烷的反应中，OH也被去除.NO2和其他OH源(如臭氧)的增加抵消了这种预期的影响。”但是，自从这项研究关注过去三十五年以来，并不能保证随着全球气候变化的气氛继续发展，OH水平将继续以同样的方式回收到未来，他说。

最终，Nicely将结果视为微调和更新研究人员和气候建模者所做假设的一种方式，这些假设描述和预测OH和甲烷如何在整个大气层中相互作用。“这可以澄清甲烷浓度在未来会继续上升的问题吗?或者它们是否会平稳，甚至可能会减少?这是一个关于未来气候的一个主要问题，我们真的不知道答案，”她说过。

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