Forskere forklarer ammoniakfordelingen i jordens øvre atmosfære

En ny undersøgelse ledet af forskere fra University of Iowa forklarer, hvordan ammoniak er fordelt i Jordens øvre atmosfære.

Undersøgelsens forfattere brugte computermodellering til at bestemme, at ammoniak til sidst frigives som en gas i den øvre atmosfære. Modelleringen forklarer et mysterium - data indsamlet af satellitter, der viser ammoniakfaner i den øvre atmosfære, især over dele af Asien i sommermonsunsæsonen.

Forskningen er vigtig, fordi den i molekylær skala svarer på, hvordan ammoniak absorberes af flydende vanddråber og senere skubbes ud i luften under konvektion, når luft stiger fra jordens overflade, og fryser i den øvre atmosfære.

"Vi fandt ud af, at vi kan simulere og forudsige, hvor ammoniak skulle være, og vores forudsigelser stemmer overens med satellitmålinger, " siger Jun Wang, professor i kemisk biokemisk teknik ved UI's College of Engineering og hvis team ledede undersøgelsen. "Det nye ved forskningen er at kombinere, hvad vi ved på molekylært niveau og sætte det ind i en global simuleringsmodel."

Ammoniak (kemisk formel NH ₃ ) er blevet målt nær Jordens overflade, men det har været udfordrende at måle dens koncentration i den øvre atmosfære - mere end seks miles oppe -. I 2016 satellitmålinger påviste ammoniakfaner i den øvre atmosfære over subtropiske områder i Sydøstasien.

Det overraskede forskerne, fordi det er en udbredt opfattelse, at al ammoniak skal absorberes af skyvand eller sure aerosoler i den lavere atmosfære. op til tre til fire miles over overfladen.

"Så spørgsmålet er, 'Hvordan stiger ammoniak til en sådan højde (ni miles) over jordens overflade, når den reagerer så godt med andre arter?'" siger Wang. "Hvordan forbliver den som en gas i den øvre atmosfære?"

Ved hjælp af computermodellering, UI-teamet, med hjælp fra forskere ved University of Nebraska-Lincoln, fundet, at ammoniakmolekyler optager et tyndt lag mellem ispartikler og udeluften, og frigives, når ispartiklerne støder sammen i den øvre atmosfære.

"Vi viser, at NH3 opløst i flydende skydråber frigives til den øvre atmosfære ved frysning, og at der er en efterfølgende kollision af ispartikler under dyb konvektion, derved forklare de uventede høje koncentrationer af NH3 i mange dele af verden, " skriver forfatterne.

Papiret, offentliggjort online 30. maj i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences , er titlen, "Molekylært perspektiv for global modellering af øvre atmosfærisk NH3 fra frysende skyer."