Onderzoek naar de chemie van de atmosfeer: Ontdekking van polariteitscompetitiemechanismen in coronaontladingen boven onweerswolken
Schematische weergave van grootschalige lage ionosferische verstoring veroorzaakt door ontlading aan de bovenkant van een wolk (Afbeelding door USTC). Een team van onderzoekers heeft belangrijke stappen gezet in het begrijpen van de mechanismen achter corona-ontladingen aan de toppen van onweerswolken, een fenomeen dat een cruciale rol speelt in de chemie van de atmosfeer van de aarde. Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications op 26 augustus, introduceren een nieuw conceptueel model dat onze kijk op deze elektrische ontladingen op grote hoogte zou kunnen veranderen.
Corona-ontladingen, die vaak verschijnen als blauwe flitsen nabij de toppen van onweersbuien die de stratosfeer binnendringen, zijn een belangrijk element in de overdracht van energie en materialen van de troposfeer naar de hogere lagen van de atmosfeer. Deze ontladingen, met name smalle bipolaire gebeurtenissen (NBEs), kunnen de concentraties van broeikasgassen zoals stikstofoxiden en ozon in de stratosfeer beïnvloeden, waardoor de stralingsbalans van de aarde wordt aangetast.
Traditioneel werd aangenomen dat ontladingen aan de wolk-top veroorzaakt werden door onevenwichtigheden in de laadsverdeling van de wolk, getriggerd door conventionele bliksem. Echter, vanwege de observatie-uitdagingen die gepaard gaan met bewolking en Rayleigh-verstrooiing, zijn de exacte initiatiemechanismen van deze gebeurtenissen moeilijk te achterhalen gebleven, wat aanzienlijke interesse vanuit de wetenschappelijke gemeenschap heeft gewekt.
Met behulp van een geavanceerd grondgebonden bliksemdetectiesysteem observeerde het onderzoeksteam NBEs tijdens een tyfoon aan de Chinese kust, waarbij ze een robuuste polarisatiecompetitie tussen verschillende typen NBE’s aan de wolk-top ontdekten. De bevindingen geven aan dat positieve NBE’s voornamelijk optreden tijdens de convectieve opwaartse fase aan de overshooting-top van de wolk, terwijl negatieve NBE’s overheersen tijdens de convectieve afwaartse fase, die typisch geassocieerd is met cirruspluimen in de lagere stratosfeer.
Deze observatie leidde tot de ontwikkeling van een nieuw model dat suggereert dat de intensiteit van convectie de hoogte van de geladen lagen binnen de wolk moduleert, wat op zijn beurt de frequentie van ontladingen aan de wolk-top beïnvloedt.
Deze bevindingen verhelderen de mechanismen van ontladingen aan de wolk-top en hun effecten op de chemie van de stratosfeer, en leggen de basis voor meer gedetailleerde studies over de bredere rol van onweersbuien in atmosferische processen. Het team bestaat uit leden van de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China (USTC), onder leiding van professoren Lei Jiuhou, Zhu Baoyou en universitair hoofddocent Liu Feifan.
