Una nuova ricerca di Glenn Wolfe e collaboratori dell'UMBC sta plasmando il modo in cui gli scienziati comprendono il destino del metano, un potente gas serra, nell'atmosfera terrestre.

Dei gas serra, il metano ha il terzo maggior effetto complessivo sul clima dopo l'anidride carbonica e il vapore acqueo. E più a lungo rimane nell'atmosfera, più calore trattiene. Ecco perché è essenziale che i modelli climatici rappresentino correttamente quanto tempo dura il metano prima che si decomponga. Ciò accade quando una molecola di metano reagisce con un radicale ossidrile, un atomo di ossigeno legato a un atomo di idrogeno, rappresentato come OH—in un processo chiamato ossidazione. I radicali idrossilici distruggono anche altri inquinanti atmosferici pericolosi.

"L'OH è davvero l'agente ossidante più centrale nella bassa atmosfera. Controlla la durata di quasi tutti i gas reattivi, " spiega Wolfe, un assistente professore di ricerca presso il Joint Center for Earth Systems Technology dell'UMBC. Però, "globalmente, non abbiamo un modo per misurare direttamente OH." Inoltre, è risaputo che gli attuali modelli climatici faticano a simulare accuratamente l'OH. Con i metodi esistenti, gli scienziati possono dedurre OH su scala grossolana, ma ci sono poche informazioni sul dove, quando, e perché delle variazioni in OH.

Nuova ricerca pubblicata su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze e guidato da Wolfe mette gli scienziati sulla strada per cambiare questo. Wolfe e colleghi hanno sviluppato un modo unico per dedurre come le concentrazioni globali di OH variano nel tempo e nelle diverse regioni. Una migliore comprensione dei livelli di OH può aiutare gli scienziati a capire quanto degli alti e bassi nei livelli globali di metano sono dovuti al cambiamento delle emissioni, come dalla produzione di petrolio e gas naturale o dalle zone umide, piuttosto che essere causato dalla variazione dei livelli di OH.

Un laboratorio volante

I satelliti della NASA misurano le concentrazioni di formaldeide atmosferica da oltre 15 anni. La nuova ricerca di Wolfe si basa su quei dati, oltre a nuove osservazioni raccolte durante la recente missione di tomografia atmosferica (ATom) della NASA. ATom ha volato in quattro circuiti intorno al mondo, campionamento dell'aria con l'ausilio di un velivolo di ricerca della NASA.

Questo "laboratorio volante, " come lo descrive Wolfe, dati raccolti sui livelli di formaldeide atmosferica e OH che illustrano una relazione straordinariamente semplice tra i due gas. Questo non ha sorpreso gli scienziati, perché la formaldeide è un importante sottoprodotto dell'ossidazione del metano, ma questo studio fornisce la prima osservazione concreta della correlazione tra formaldeide e OH. I risultati hanno anche mostrato che le concentrazioni di formaldeide misurate dall'aereo sono coerenti con quelle misurate dai satelliti. Ciò consentirà al team di Wolfe e ad altri di utilizzare i dati satellitari esistenti per dedurre i livelli di OH nella maggior parte dell'atmosfera.

"Quindi le misurazioni in volo ti danno una verità fondamentale che quella relazione esiste, "Lupo dice, "e le misurazioni satellitari ti consentono di estendere questa relazione a tutto il mondo".

Wolfe, però, è il primo a riconoscere che il lavoro per migliorare i modelli globali è lungi dall'essere compiuto. L'aereo ha misurato i livelli di OH e formaldeide in mare aperto, dove la chimica dell'aria è relativamente semplice. Sarebbe più complicato su una foresta, e ancor di più su una città.

Sebbene la relazione determinata dai ricercatori fornisca una solida base di riferimento, come la maggior parte dell'aria terrestre, infatti, galleggia sopra gli oceani, è necessario più lavoro per vedere come i livelli di OH differiscono in ambienti più complessi. potenzialmente, dati diversi dai satelliti NASA esistenti, come quelli che tracciano le emissioni delle aree urbane o degli incendi boschivi, potrebbe aiutare.

Wolfe spera di continuare a perfezionare questo lavoro, che dice è "il nesso tra le comunità di chimica e ricerca sul clima. E sono molto interessati a ottenere l'OH giusto".

Affrontarlo nel modo corretto

L'attuale studio ha preso in considerazione le variazioni stagionali di OH, analizzando le misurazioni effettuate nei mesi di febbraio e agosto. "La stagionalità è un aspetto di questo studio che è importante, "Lupo dice, "perché la latitudine in cui OH è al suo massimo si sposta." Considerando i cambiamenti stagionali nelle concentrazioni di OH, o anche turni pluriennali causati da fenomeni come El Niño e La Niña, potrebbe essere un punto di vista da esplorare quando si cerca di migliorare i modelli climatici globali.

Esaminare ulteriormente i livelli di OH su scala globale utilizzando i dati satellitari convalidati dai dati degli aeroplani potrebbe anche aiutare gli scienziati a perfezionare i loro modelli. "Puoi usare la variabilità spaziale e la stagionalità per capire a livello di processo cosa sta guidando OH, e poi chiedi se il modello lo fa bene o no, " dice Wolfe. "L'idea è quella di essere in grado di colpire tutte queste caratteristiche, dove in realtà non avevamo dati con cui farlo prima."

Questa nuova ricerca è un passo nel viaggio per migliorare la nostra comprensione del clima globale, anche se sta cambiando rapidamente. Comprendere più accuratamente come, Per esempio, ridurre le emissioni di metano influenzerebbe il clima, e quanto velocemente, potrebbe persino influenzare le decisioni politiche.

"Non è perfetto. Ha bisogno di lavoro, " dice Wolfe. "Ma il potenziale c'è."