Een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Iowa legt uit hoe ammoniak wordt verdeeld in de bovenste atmosfeer van de aarde.

De auteurs van het onderzoek gebruikten computermodellen om te bepalen dat ammoniak uiteindelijk als gas vrijkomt in de bovenste atmosfeer. De modellering verklaart een mysterie:gegevens verzameld door satellieten die ammoniakpluimen in de bovenste atmosfeer laten zien, vooral over delen van Azië tijdens het zomermoessonseizoen.

Het onderzoek is belangrijk omdat het op moleculaire schaal beantwoordt hoe ammoniak wordt geabsorbeerd door vloeibare waterdruppels en later in de lucht wordt geduwd tijdens convectie, wanneer lucht van het aardoppervlak opstijgt, en bevriest in de bovenste atmosfeer.

"We ontdekten dat we kunnen simuleren en voorspellen waar ammoniak zou moeten zijn, en onze voorspellingen komen overeen met satellietmetingen, " zegt Jun Wang, professor in chemische biochemische technologie aan het UI's College of Engineering en wiens team het onderzoek leidde. "De nieuwigheid van het onderzoek is om wat we weten op moleculair niveau te combineren en dat in een simulatiemodel op wereldschaal te zetten."

Ammoniak (chemische formule NH ₃ ) is gemeten in de buurt van het aardoppervlak, maar het meten van de concentratie ervan in de bovenste atmosfeer - meer dan zes mijl omhoog - was een uitdaging. in 2016, satellietmetingen detecteerden ammoniakpluimen in de bovenste atmosfeer boven subtropische gebieden van Zuidoost-Azië.

Dat verraste onderzoekers omdat algemeen wordt aangenomen dat alle ammoniak moet worden geabsorbeerd door wolkwater of zure aerosolen in de lagere atmosfeer. tot drie tot vier mijl boven het oppervlak.

"Dus de vraag is 'Hoe stijgt ammoniak tot zo'n hoogte (negen mijl) boven het aardoppervlak als het zo goed reageert met andere soorten?', zegt Wang. 'Hoe blijft het als een gas in de bovenste atmosfeer?'

Met behulp van computermodellering, het UI-team, met hulp van onderzoekers van de Universiteit van Nebraska-Lincoln, ontdekte dat ammoniakmoleculen een dunne laag innemen tussen ijsdeeltjes en de buitenlucht, en komen vrij wanneer de ijsdeeltjes in de bovenste atmosfeer botsen.

"We laten zien dat de NH3 opgelost in vloeibare wolkendruppels bij bevriezing vrijkomt in de bovenste atmosfeer en dat er een daaropvolgende botsing van ijsdeeltjes is tijdens diepe convectie, daarmee de onverwacht hoge concentraties NH3 in veel delen van de wereld verklaren, ’ schrijven de auteurs.

De krant, online gepubliceerd op 30 mei in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences , is getiteld, "Moleculair perspectief voor globale modellering van de bovenste atmosferische NH3 van bevriezende wolken."