Население растет, климат теплеет - следовательно, выбросы следовых газов аммиака (NH3) из, например, сельское хозяйство будет расти во всем мире. Недавно ученые Технологического института Карлсруэ (KIT) впервые обнаружили NH3 в верхних слоях тропосферы. Вместе с исследователями из Колорадо/США и Мексики они проанализировали спутниковые измерения с помощью инфракрасного спектрометра MIPAS и обнаружили повышенное количество NH3 на высоте от 12 до 15 км в районе азиатского муссона. Это говорит о том, что газ отвечает за образование аэрозолей, мельчайших частиц, которые могут способствовать образованию облаков. Исследователи представляют свою работу в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.
Аммиак, химическое соединение азота и водорода, в основном образуется в результате сельскохозяйственных процессов, в частности, при животноводстве и внесении удобрений. Широкое применение аммиака в качестве основного вещества удобрений стало возможным благодаря развитию искусственного синтеза аммиака в Карлсруэ более 100 лет назад. Сегодня самые высокие выбросы аммиака наблюдаются в Северной Индии и Юго-Восточном Китае. Ожидается, что глобальные выбросы аммиака в будущем сильно возрастут из-за роста населения и глобального потепления. Газообразный аммиак реагирует с кислотами, такими как серная или азотная кислота, с образованием соответствующих солей аммония. Однако аммиак загрязняет не только экосистемы. Частицы солей аммония могут присоединяться друг к другу и образовывать аэрозольные частицы, действующие как ядра конденсации при образовании облаков. Такие аэрозоли антропогенного происхождения оказывают охлаждающее действие в атмосфере и могут компенсировать часть антропогенного парникового эффекта.
В связи с этим важно определить вертикальное распределение атмосферного аммиака. Концентрации аммиака в средней и верхней тропосфере, приземном слое атмосферы, до сих пор практически не изучены. Теперь исследователи отдела атмосферных следовых газов и дистанционного зондирования Института метеорологии и климатических исследований КИТ (IMK-ASF), а также Университета Колорадо в Боулдере и Национального автономного университета Мексики впервые обнаружили аммиак в верхняя тропосфера. Они оценили измерения, сделанные инфракрасным спектрометром MIPAS на европейском экологическом спутнике ENVISAT с 2002 по 2012 год. MIPAS, прибор, разработанный KIT, записал спектры с высоким разрешением в среднем инфракрасном диапазоне, по которым можно четко идентифицировать газы. Каждый газ излучает определенное инфракрасное излучение.
Ученые подсчитали среднее значение трехмесячных измерений в районах с десятью градусами долготы и десятью градусами широты каждый. На высоте 12-15 км, в районе азиатского муссона, обнаружена повышенная концентрация аммиака до 33 pptv (33 молекулы NH3 на триллион молекул воздуха). Точно так же высокие концентрации не были измерены ни в одном другом сезоне и ни в одном другом регионе. «Наблюдения показывают, что аммиак не вымывается полностью, когда воздух поднимается вверх при муссонной циркуляции. Следовательно, он попадает в верхнюю тропосферу из пограничного слоя, близкого к земле, где газ встречается в относительно высоких концентрациях», - д-р Михаэль Хёпфнер, руководитель группа дистанционного зондирования с использованием самолетов и аэростатов ИМК-АСФ. «Поэтому предполагается, что часть аэрозольного слоя азиатской тропопаузы состоит из солей аммония».
Вне зоны азиатского муссона концентрации аммиака в верхней тропосфере оказались ниже предела обнаружения в несколько pptv. Этот вывод может способствовать уточнению глобальных моделей. Что касается азиатского муссона, то в 2017 году планируется масштабная кампания по измерению с помощью прибора GLORIA. GLORIA - это инфракрасная камера нового типа, которая разлагает тепловое излучение, испускаемое атмосферными газами, на его спектральные цвета и, следовательно, дает результаты концентрации аммиака вблизи тропопаузы, пограничного слоя между тропосферой и вышележащей стратосферой, более высоких временных и пространственных значений. по горизонтали и по вертикали - разрешение.