賓夕法尼亞州立大學大氣科學家的新研究發現，在雷暴期間，樹葉上的放電可以產生大量的化學物質，而這可能會影響周圍森林的空氣質量。早在2021年，氣象學家William Brune及其同事在《科學》上發表了一項證明了閃電如何引發幾種大氣氧化劑–包括羥基自由基(OH)和氫過氧自由基(HO2)–形成的重要研究。
這些氣態分子是我們大氣中至關重要的 “清潔”劑。它們可以降解溫室氣體如甲烷，然而羥基自由基也可能是無益的，在遇到氧氣時產生高水平的臭氧。
該研究估計，雷暴可能佔全球所有大氣OH的16%。後續工作促使研究人員調查雷暴可能引發羥基自由基形成的其他方式。
“羥基自由基有助於許多大氣污染物的全面氧化，包括溫室氣體甲烷，改善空氣質量，並減緩氣候變化，”Brune解釋道，“然而，這些反應也可能導致臭氧和小氣溶膠顆粒的形成，並對空氣質量和氣候產生負面影響。因此，了解OH的所有潛在來源對於預測未來的空氣質量和氣候非常重要。”
研究人員研究了一種現象，即雷暴可以在地面上的物體上誘發小型放電。這些放電被稱為冠狀物，並且在有尖角的植物葉片上可能特別突出。
因此，研究人員想要回答的問題是，植物冠狀花序是否會產生可測量的OH化學物質。
在實驗室條件下，研究人員測試了八種不同的樹葉，結果發現這些植物冠狀花序確實產生了極大量的羥基。雖然植物冠層產生的OH總量明顯低於雷暴中的含量，但研究人員推測，大型森林的規模可能導致雷暴前後的極端OH水平。
“即使電暈產生的電荷比我們之前看的火花和閃電要弱，我們仍看到了這種羥基自由基的極端數量，”參與該項目的另一位研究員Jana Jenkins說道，“在全球最可能發生雷暴的地區大概有兩萬億棵樹，在任何時候都有1800場雷暴在進行。這絕對是一個一直在進行的過程，根據我們目前所能做的計算，我們認為這可以影響森林和樹木內部及周圍的空氣質量。”
雖然研究人員清楚這種新發現的機制不太可能跟全球氫氣的產生有關，但可能有關的是這些大氣氧化的波浪可以影響樹木和森林生態。Jenkins還建議，隨着氣候變化增加了雷暴活動的數量，了解這些過程是至關重要的，尤其是對這些地方的當地空氣質量的影響方面。