Villámokat vadászó műhold – a TEMPO forradalma
A 2023-ban pályára állított TEMPO műhold jóval pontosabban képes vizsgálni a földi légkört, mint bármely korábbi eszköz: az óránkénti mérések helyett 10 percenként végez megfigyelést, 35 000 km magasságból. Kenneth Pickering professzor és Dale Allen kutató néhány napos nyári viharidőszak alatt figyelte, hogyan alakulnak ki, erősödnek meg, majd szűnnek meg a zivatarok. A fejlett műszer segítségével élőben követhették a légkörben felszabaduló nitrogén-oxid mennyiségét, és most először tudták pontosan kiszámolni, hogy egy-egy villámcsapás milyen mértékben terheli a levegőt, valamint hogy mennyi ideig marad ott a szennyezőanyag. Az NOAA geostacionárius műholdas villámtérképezője lehetővé tette a villámok számának követését is, így most először minden villám légszennyező hatása számszerűsíthető. Ennek eredményeként a klímamodellek is pontosabbá válhatnak; jobban átláthatjuk, milyen módon befolyásolják a viharok és a villámlás a levegő minőségét.
Mekkora szennyező forrás egy villám?
Egy villámcsapás során a levegő extrém magas hőmérsékleten a nitrogén- és oxigénmolekulák szétválnak, majd újra összekapcsolódva nitrogén-oxidot hoznak létre. Ez ugyanaz az anyag, amely az autók vagy ipari üzemek égéstermékeiben is megtalálható. Évente a globális légköri nitrogén-oxid 10–15%-a villámtevékenységből származik – bár a többséget továbbra is az emberi tevékenység adja. Nem elhanyagolható tényező, hogy a villámok által kibocsátott nitrogén-oxid jóval magasabban szabadul fel; itt az ózonképződés sokkal hatékonyabb, így a magaslégköri felmelegedésben a villámok közvetett szerepe nagyobb, mint elsőre gondolnánk.
Ennek ellenére a villám által okozott szennyezés akár a földfelszínig is eljuthat, így huzamosabb időn át akár több száz kilométerrel odébb is romolhat a levegő minősége. Főként nyáron, amikor meleg az idő, gyorsabban keletkezik ózon, a folyamat így még hangsúlyosabb.
Nem csak szennyez – tisztít is!
Érdekesség, hogy a villámlás nemcsak szennyezi, de tisztítja is a légkört: elősegíti a hidroxilgyökök képződését, amelyek lebontják a metánt és más szennyező gázokat. Ez alapvető szerepet játszik a földi légkör öntisztító folyamataiban.
Allen és Pickering becslése szerint átlagosan egy villámcsapás 250 mol nitrogén-oxidot hoz létre, de ezt a mennyiséget jelentős bizonytalanság övezi – erősebb viharokban a sűrűbb, rövidebb villámok kevesebb szennyezőanyagot termelnek villámonként. Mindez létfontosságú információ az extrém időjárási események gyarapodó világában, hiszen a klímamodellek elkészítéséhez elengedhetetlen tudni, mennyi nitrogén-oxid származik természeti, illetve emberi eredetből.
Hatás a mindennapi életre
A hosszú levegőáramlások révén a villámok által kiváltott szennyezés messzire juthat, és ha a felszín közelébe kerül, az ózon koncentrációjának növekedése légúti problémákat, asztmát okozhat – például Kolorádó hegyeiben ennek különösen látványos a hatása. Nem elhanyagolható, hogy a levegőminőség-előrejelzések is pontosabbak lehetnek a TEMPO mérései révén, hiszen ma még nehéz elkülöníteni, mennyi szennyezés származik természetes, illetve emberi forrásból.
A kutatók mostani tapasztalataik alapján bíznak benne, hogy az elemzések javítják majd a levegőminőségi modelleket, és jobban fel tudjuk mérni az atmoszféra önműködő szennyező-bontó képességét is.
A jövő levegője
A fentiek tükrében csak nyerhetünk a gyorsabb, pontosabb légköri megfigyelésekből: hatékonyabbá válik a légszennyezés és az extrém időjárás elleni védekezés, egészségünket is jobban védhetjük. Mindez ismét rámutat: az MI-vezérelt, fejlett műholdak új fejezetet nyitnak a klíma- és légszennyezés-kutatás jövőjében.
