臭氧是一種有點變幻莫測的化學物質。在高層平流層中，臭氧充當地球周圍的紫外線阻擋層（這就是為什麼 臭氧層空洞 是一個如此嚴重的問題）。在地面水平， 它是一種汙染物 ，可能導致嚴重的呼吸系統問題。如果它進入對流層——最底層的 大氣層——臭氧會成為一種強效溫室氣體，使地球變暖。
它最終透過包括人類汙染在內的多種過程進入對流層。它也透過從平流層向下滲透的方式到達那裡。過去，科學家們將大氣層不同層之間的滲透歸因於大規模模式，例如急流的變化或空氣從熱帶地區向兩極移動。
但研究首次明確表明，將臭氧從平流層吸引下來的不僅僅是這些大規模運動，還有像雷暴這樣的小規模事件。
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“像雷暴這樣的對流尺度事件規模較小。它們在全球氣候模型中沒有得到很好的解釋，但我們知道它們很重要，” 新研究的主要作者，科學家 勞拉·潘在《地球物理研究快報》上發表時說。
潘的發現可能對氣候建模者很重要，他們希望更好地掌握溫室氣體最終如何進入對流層以及它們到達那裡後的去向。
一些研究 預測，如果我們的二氧化碳排放量持續不減，到 2100 年，在美國，嚴重風暴——或至少是有利於其形成的條件——在嚴重風暴高峰季節可能會增加 40%。這項新研究可能是一個警告，預示著一個潛在的未被探索的反饋迴圈可能會進一步使地球變暖，更多的風暴將更多的變暖臭氧帶到大氣層的較低層。
在科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心從事大氣化學研究的潘發現，當雷雨雲上升到地球表面上方 50,000 英尺的高度時，它們會在對流層（大氣層的最底層）和平流層（其上層）之間的邊界處引起漣漪。這些漣漪實際上會在風暴前沿的邊界層上撕開一個缺口，使富含臭氧的平流層空氣傾瀉到對流層。
理解這個新過程對我們理解當前的氣候以及未來的影響具有重要意義。
潘說：“如果你的天氣模式發生變化，比如你的風暴變得更強烈，更大的風暴更頻繁地發生，我們的模型需要反映化學變化（例如臭氧）。”
這些變化反過來可能導致反饋，產生更大的風暴，將更多的臭氧驅動到大氣中。
與氣候模型相比，當前的天氣模型更容易捕捉雷暴動態，氣候模型對這些小規模過程的看法較為模糊。
邁克爾·普拉瑟是加州大學歐文分校的大氣化學家，他模擬了這個過程，他說這項新研究是“一項很好的工作，清楚地展示了”雷暴如何促進臭氧在平流層和對流層之間移動的過程。
潘的工作之所以對這個過程有如此清晰的認識，是因為她近距離地接觸了雷暴。潘乘坐國家科學基金會的灣流 V 型研究飛機在風暴中和周圍飛行，該飛機配備了特殊裝置，可以在多次實地研究中監測大氣中的臭氧和其他化學物質。她認為空中研究是許多新發現的關鍵，特別是它們的外圍運作。
潘說：“研究風暴的人主要關注風暴的內部。關於雲層周圍的流動模式資訊不多。”
飛行期間的測量結果表明，風暴前沿的臭氧濃度是周圍空氣的兩倍多，降至地球表面上方 5 英里處，並蔓延到風暴前方 60 多英里處。
潘說，需要進行進一步的研究，以確保這些資訊可以在氣候模型中使用。她建議透過監測其他風暴以瞭解該過程，並與天氣建模人員密切合作，以量化究竟有多少臭氧從平流層洩漏下來以及之後去了哪裡，從而向前推進。