闪电 美丽且致命。它还会排放气体。嗯，算是吧。在雷暴期间划过天空的 闪电 会释放出汽车尾气中存在的氮氧化物（NO）。这种气体 对空气质量产生不利影响 并会引发人类的呼吸系统疾病，但闪电产生的氮氧化物对大气的影响尚不明确。
一个科学家团队首次使用高频卫星观测数据，进行了一项 可以探测闪电及其对空气影响的实验。该团队发现，雷暴会同时产生污染物和有助于净化地球大气的关键化学物质。
闪电如何产生气体
闪电 产生极高的温度，会分解空气中的氮分子和氧分子。这种分子分解会产生氮氧化物、二氧化氮（NO₂）和其他类型的氮氧化物气体。这些与汽车、发电厂和其他 化石燃料燃烧 产生的空气污染物相同。反过来，氮氧化物会产生臭氧污染。
马里兰大学大气科学家 Kenneth Pickering 在声明中表示：“全球范围内，闪电占向大气中释放的氮氧化物总量的 10% 到 15%。”
尽管大气中人为产生的污染物要多得多，但闪电会在更高的海拔高度释放氮氧化物。在这些高度，闪电会产生一种带有刺激性气味的淡蓝色气体——臭氧。臭氧越多，空气污染就越严重，这与汽车尾气在地面附近产生 臭氧污染物 的方式相同。
有时，闪电产生的臭氧会被输送到地球表面，影响到距离原始风暴数百英里之外的空气质量。这种效应通常在 夏季 会加剧，因为夏季气温升高，产生的臭氧也更多。
大气研究科学家 Dale Allen 解释说：“夏季闪电对气候的影响与人为产生的氮氧化物相当，这就是为什么我们在 6 月份研究风暴。”
然而，闪电不仅会产生这种高层大气污染物，它还会触发 羟基自由基 的形成。这些重要的分子通过分解甲烷等温室气体和非局部、非人为产生的背景臭氧污染，帮助净化地球大气。
那么，空气净化剂羟基自由基和空气污染物臭氧的混合物在大气中是如何展开的呢？
闪电链式反应
为了找出答案，Allen 和 Pickering 使用了 NASA 的 对流层污染物监测（TEMPO）仪器 捕获的数据。TEMPO 于 2023 年发射，监测距离地球 22,000 英里处的空气污染物。
六月下旬，研究团队使用 TEMPO 仔细监测了横扫美国东部的雷暴。通常情况下，卫星每小时跟踪一次空气污染物。但 Pickering 和 Allen 的实验 以 10 分钟的间隔测量了与每个风暴相关的二氧化氮。
通过每 10 分钟测量一次二氧化氮，他们实时观察到了每个雷暴内部发生的复杂大气过程。
Pickering 说：“这是第一次以如此高的频率进行此类研究。雷暴的变化非常迅速。它们常常在一天内形成、增强和消亡。这些短间隔的观测让我们能够更准确地了解风暴期间实际发生的情况。”
通过这项实验以及 NOAA 的 对地静止闪电成像仪 卫星仪器的数据，研究团队计算了闪电发生时的次数。Allen 表示，这提供了“对每次闪电在风暴期间产生多少二氧化氮以及闪电结束后保留多久更准确的认识。”
此外，该实验还深入了解了将污染物氮氧化物与净化空气的羟基自由基联系起来的链式反应。
Allen 说：“我们认为，当风暴变得更强烈时，闪电次数会缩短，每次闪电产生的氮氧化物也更少。这项研究将使我们有机会证明这一点。理解闪电的影响在一个极端天气日益严重的世界中将如何变化，对于建立未来的气候模型至关重要。”
追踪臭氧
这项实验的初步数据尚未经过同行评审，但进一步的分析可以帮助改进影响我们地球日常生活的气候模型。Allen 指出，闪电产生的气体可以沿着长长的“空气输送带”传播，并可能影响远离风暴原始发生地的空气质量。闪电也偶尔会导致地面臭氧的产生，地面臭氧是引起哮喘和其他呼吸道疾病的雾霾的主要成分。
Pickering 说：“对于像科罗拉多州这样的山区居民来说，这些信息可能非常重要，因为闪电对高海拔地区的地面臭氧有显著贡献。它可能会影响气象学家在这些地区风暴期间和之后的空气质量预测。”
该实验还提供了对大气自然分解污染物能力的洞察，包括 甲烷 和其他导致 全球变暖 的有害碳氢化合物。
Allen 说：“有了更准确的数据，才能有更准确的预测，以及可能更好的方法来保护我们的健康和环境免受自然和人为污染的影响。”
