Een eenvoudig molecuul in de atmosfeer dat fungeert als een "detergens" om methaan en andere broeikasgassen af ​​te breken, blijkt zichzelf te recyclen om een ​​stabiele wereldwijde aanwezigheid te behouden in het licht van stijgende emissies, volgens nieuw NASA-onderzoek. Het begrijpen van zijn rol in de atmosfeer is van cruciaal belang voor het bepalen van de levensduur van methaan, een krachtige bijdrage aan de klimaatverandering.

Het hydroxyl (OH) radicaal, een molecuul bestaande uit één waterstofatoom, één zuurstofatoom met een vrij (of ongepaard) elektron is een van de meest reactieve gassen in de atmosfeer en breekt regelmatig andere gassen af, hun leven effectief beëindigen. Op deze manier is OH de belangrijkste controle op de concentratie van methaan, een krachtig broeikasgas dat op de tweede plaats komt na koolstofdioxide door bij te dragen aan de stijgende temperatuur op aarde.

Met de opkomst van methaanemissies in de atmosfeer, wetenschappers dachten historisch dat dit ertoe zou kunnen leiden dat de hoeveelheid hydroxylradicalen op wereldschaal wordt opgebruikt en, als resultaat, de levensduur van methaan verlengen, momenteel geschat op negen jaar. Echter, naast het wereldwijd kijken naar primaire bronnen van OH en de hoeveelheid methaan en andere gassen die het afbreekt, dit nieuwe onderzoek houdt rekening met secundaire OH-bronnen, recycling die plaatsvindt nadat OH methaan afbreekt en hervormt in aanwezigheid van andere gassen, die eerder op regionale schaal is waargenomen.

"OH-concentraties zijn vrij stabiel in de tijd, " zei atmosferisch chemicus en hoofdauteur Julie Nicely van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "Wanneer OH reageert met methaan, verdwijnt het niet noodzakelijkerwijs in de aanwezigheid van andere gassen, vooral stikstofoxiden (NO en NO ₂ ). De afbraakproducten van zijn reactie met methaan reageren met NO of NO ₂ OH te hervormen. Dus OH kan terug in de atmosfeer worden gerecycled."

Stikstofoxiden zijn een reeks van verschillende gassen die bijdragen aan het recyclen van OH in de atmosfeer, volgens het onderzoek van Nicely, gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research:Atmosferen . Zij en haar collega's gebruikten een computermodel op basis van satellietwaarnemingen van verschillende gassen van 1980 tot 2015 om de mogelijke bronnen voor OH in de atmosfeer te simuleren. Deze omvatten reacties met de bovengenoemde stikstofoxiden, waterdamp en ozon. Ze testten ook een ongebruikelijke potentiële bron van nieuwe OH:de vergroting van de tropische gebieden op aarde.

OH in de atmosfeer ontstaat ook wanneer ultraviolet zonlicht de lagere atmosfeer bereikt en reageert met waterdamp (H ₂ O) en ozon (O ₃ ) om twee OH-moleculen te vormen. Boven de tropen, waterdamp en ultraviolet zonlicht zijn er in overvloed. de tropen, die het gebied van de aarde aan weerszijden van de evenaar overspannen, hebben enig bewijs getoond van verbreding verder naar het noorden en zuiden van hun huidige verspreidingsgebied, mogelijk als gevolg van stijgende temperaturen die de luchtcirculatiepatronen beïnvloeden. Dit betekent dat het tropische gebied dat klaar is voor het maken van OH in de loop van de tijd mogelijk zal toenemen, wat leidt tot een hogere hoeveelheid OH in de atmosfeer. Dit tropische groeiproces verloopt langzaam, echter, om de 10 jaar slechts 0,5 tot 1 graad breedtegraad uit te breiden. Maar het kleine effect kan nog steeds belangrijk zijn, volgens Nicely.

Zij en haar team ontdekten dat, individueel, het tropische verwijdingseffect en OH-recyclage door reacties met andere gassen bevatten elk een relatief kleine bron van OH, maar samen vervangen ze in wezen de OH die is verbruikt bij het afbreken van methaan.

"De afwezigheid van een trend in wereldwijde OH is verrassend, " zei atmosferisch chemicus Tom Hanisco van Goddard die niet betrokken was bij het onderzoek. "De meeste modellen voorspellen een 'feedback-effect' tussen OH en methaan. Bij de reactie van OH met methaan, OH wordt ook verwijderd. De toename van NO ₂ en andere bronnen van OH, zoals ozon, dit verwachte effect tenietdoen." Maar aangezien deze studie naar de afgelopen vijfendertig jaar kijkt, het is niet gegarandeerd dat, aangezien de atmosfeer blijft evolueren met de wereldwijde klimaatverandering, de OH-niveaus in de toekomst op dezelfde manier zullen blijven recyclen, hij zei.

uiteindelijk, Ziet de resultaten mooi als een manier om de aannames te verfijnen en bij te werken die zijn gemaakt door onderzoekers en klimaatmodelleurs die beschrijven en voorspellen hoe OH en methaan in de atmosfeer op elkaar inwerken. "Dit zou duidelijkheid kunnen verschaffen over de vraag of de methaanconcentraties in de toekomst zullen blijven stijgen? Of zullen ze afvlakken, of misschien zelfs afnemen? Dit is een belangrijke vraag met betrekking tot het toekomstige klimaat waar we echt het antwoord niet op weten, " ze zei.