رعد و برق چگونه جو زمین را تغییر می‌دهد؟ | کشف تأثیرات پنهان صاعقه بر آلودگی و اقلیم

1

رعد و برق تنها یک نمایش نورانی و خیره‌کننده در آسمان نیست؛ بلکه منبعی پنهان و تأثیرگذار بر آلودگی هوا و تغییرات اقلیمی است. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد که هر صاعقه، گازهای آلاینده‌ای تولید می‌کند که می‌توانند کیفیت هوا، تشکیل لایه اوزون و حتی دمای زمین را تغییر دهند.

در این مقاله، یافته‌های جدید محققان دانشگاه مریلند و ناسا را درباره تأثیر رعد و برق بر جو زمین بررسی می‌کنیم و نشان می‌دهیم چگونه این پدیده طبیعی می‌تواند کیفیت هوایی که تنفس می‌کنیم را شکل دهد.

نگاهی از ۲۲ هزار مایل بالاتر

دانشمندان از ماهواره قدرتمند TEMPO متعلق به ناسا استفاده کرده‌اند که در فاصله ۲۲ هزار مایلی از زمین مستقر است. این ماهواره معمولاً هر ساعت، آلودگی هوا را پایش می‌کند، اما در ژوئن ۲۰۲۵ یک آزمایش ویژه انجام شد.

در این آزمایش، داده‌ها هر ۱۰ دقیقه یک‌بار جمع‌آوری شدند تا محققان بتوانند حرکت طوفان‌های رعد و برقی در شرق ایالات متحده را در زمان واقعی رصد کنند.

پروفسور کنت پیکرینگ، سرپرست این پروژه می‌گوید:
«این نخستین بار است که چنین تحقیقاتی با این دقت زمانی انجام می‌شود. طوفان‌ها به‌سرعت شکل می‌گیرند، تقویت می‌شوند و از بین می‌روند. این داده‌های دقیق به ما کمک می‌کند بفهمیم در طول یک طوفان دقیقاً چه اتفاقی می‌افتد.»

رعد و برق چگونه جو را تغییر می‌دهد؟

شمارش صاعقه‌ها با فناوری پیشرفته

دکتر دیل آلن، پژوهشگر این پروژه، توضیح می‌دهد که تیم تحقیقاتی با کمک ماهواره NOAA Geostationary Lightning Mapper تعداد صاعقه‌ها را در لحظه محاسبه کرده است. این کار به دانشمندان کمک می‌کند تخمین بزنند که هر صاعقه چه مقدار دی‌اکسید نیتروژن تولید می‌کند و این گاز تا چه مدت در جو باقی می‌ماند.

آلن می‌گوید:
«این اطلاعات باعث بهبود مدل‌های اقلیمی می‌شود و درک ما را از تأثیر رعد و برق بر کیفیت هوای قابل تنفس افزایش می‌دهد.»

فرآیند تولید آلودگی توسط رعد و برق

وقتی صاعقه به زمین برخورد می‌کند، دمای هوا به‌طور ناگهانی آن‌قدر بالا می‌رود که مولکول‌های نیتروژن و اکسیژن شکسته می‌شوند. این قطعات دوباره ترکیب شده و اکسیدهای نیتروژن تشکیل می‌دهند؛ گازهایی که در اگزوز خودروها هم یافت می‌شوند.

این گازها در شکل‌گیری اوزون نقش اساسی دارند؛ ماده‌ای که یکی از مهم‌ترین آلاینده‌های هوا محسوب می‌شود.

پروفسور پیکرینگ می‌گوید:
«رعد و برق در سراسر جهان حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد از کل اکسیدهای نیتروژن موجود در جو را تولید می‌کند. اگرچه سهم انسان‌ها بیشتر است، اما نکته مهم این است که رعد و برق این گازها را در ارتفاعات بالاتر آزاد می‌کند، جایی که نقش مؤثرتری در تولید اوزون دارد.»

چرا این آلودگی اهمیت دارد؟

• آلودگی خودروها در نزدیکی سطح زمین ایجاد می‌شود
• آلودگی ناشی از صاعقه در ارتفاعات بالا شکل می‌گیرد

این تفاوت بسیار مهم است، زیرا اوزون تولیدشده در لایه‌های بالاتر تأثیر بیشتری بر گرمایش زمین دارد.

در برخی موارد، این گازها توسط بادهای قوی به سمت زمین منتقل می‌شوند و می‌توانند کیفیت هوا را در صدها کیلومتر دورتر کاهش دهند. این پدیده به‌ویژه در تابستان بیشتر رخ می‌دهد، زمانی که گرمای شدید سرعت تولید اوزون را افزایش می‌دهد.

نقش رعد و برق در گرمایش زمین

آلن توضیح می‌دهد که در فصل تابستان، اثرات رعد و برق بر تغییرات اقلیمی قابل‌مقایسه با آلودگی ناشی از فعالیت‌های انسانی است. به همین دلیل، طوفان‌های ماه ژوئن برای این مطالعه انتخاب شدند.

رعد و برق همیشه بد نیست

خبر خوب این است که صاعقه‌ها تنها آلاینده تولید نمی‌کنند؛ بلکه ترکیبات مفیدی نیز می‌سازند. یکی از این مواد رادیکال‌های هیدروکسیل (OH) هستند که به‌عنوان سیستم پاک‌کننده طبیعی زمین شناخته می‌شوند. این مولکول‌ها گازهای مضر، از جمله متان را که یک گاز گلخانه‌ای قوی است، تجزیه می‌کنند.

آلن اضافه می‌کند:
«بر اساس تحقیقات ما، هر صاعقه به‌طور میانگین حدود ۲۵۰ مول اکسید نیتروژن تولید می‌کند، اما این مقدار ممکن است با شدت طوفان و مدت زمان صاعقه تغییر کند.»

حرکت آلودگی از کوهستان‌ها تا شهرها

گازهای تولیدشده در اثر رعد و برق در یک منطقه باقی نمی‌مانند. این گازها توسط بادهای لایه‌های بالایی جو به مکان‌های دیگر منتقل می‌شوند و حتی می‌توانند در نزدیکی سطح زمین ته‌نشین شوند.

پیکرینگ می‌گوید:
«در مناطقی مثل کلرادو که ارتفاع بالایی دارند، این اطلاعات اهمیت زیادی دارد، زیرا صاعقه می‌تواند به‌طور مستقیم در افزایش اوزون سطحی نقش داشته باشد.»

این یافته‌ها به هواشناسان کمک می‌کند تا پیش‌بینی کیفیت هوا را در زمان طوفان‌های شدید دقیق‌تر انجام دهند.

بهبود مدل‌های اقلیمی

اگرچه داده‌های ماهواره TEMPO هنوز در حال تحلیل است، اما این مطالعه گام مهمی برای تشخیص آلودگی طبیعی و آلودگی انسانی محسوب می‌شود.

داده‌های جدید به دانشمندان کمک می‌کند تا میزان دقیق تولید اکسیدهای نیتروژن توسط صاعقه را محاسبه کرده و پیش‌بینی کنند که تغییرات الگوی آب‌وهوا چگونه می‌تواند این توازن را تغییر دهد.

آلن می‌گوید:
«ما می‌خواهیم با این داده‌های دقیق، عدم‌قطعیت‌های موجود در مدل‌های اقلیمی را کاهش دهیم. هرچه اطلاعات بهتری داشته باشیم، پیش‌بینی‌های بهتری خواهیم داشت و می‌توانیم راهکارهای مؤثرتری برای حفاظت از سلامت انسان و محیط‌زیست پیدا کنیم.»

جمع‌بندی

این مطالعه نشان می‌دهد که رعد و برق تأثیرات شگفت‌انگیزی بر جو زمین دارد. صاعقه‌ها نه تنها آلودگی تولید می‌کنند، بلکه می‌توانند به پاک‌سازی جو نیز کمک کنند. با داده‌های جدید ماهواره TEMPO، درک ما از این پدیده طبیعی بهبود یافته و پیش‌بینی‌های اقلیمی آینده دقیق‌تر خواهد بود.