Исследование выявило прямую связь между автомобильным трафиком и атмосферным электрическим полем
Детальные измерения, собранные в метрополии Тель-Авива в Израиле, выявили, как недельные циклы автомобильного трафика влияют на электрическое поле, генерируемое атмосферой Земли. Исследование под руководством учёных из Еврейского университета в Иерусалиме использовало данные специального измерителя электрического поля, установленного в городе Холон в 2024 году. Эти данные сопоставлялись с информацией о качестве воздуха в течение семи месяцев, при этом учитывались только замеры, сделанные в ясную погоду, чтобы исключить влияние дождя и гроз.
Учёные отслеживали ряд специфических загрязнителей, включая газы и частицы из автомобильных выхлопов и стирания шин, а также дополнительные соединения, образующиеся в результате химических реакций с газами в атмосфере. В опубликованной работе исследователи пояснили, что с помощью скоординированного анализа данных о местном качестве воздуха и метеорологических условиях они изучили, как мелкодисперсные частицы PM2.5 и оксиды азота (NOx), два основных городских загрязнителя, влияют на потенциал-градиент, который является индикатором атмосферного электрического поля у поверхности земли.
Атмосферное электрическое поле является результатом естественной разницы зарядов между поверхностью и верхними слоями атмосферы, формируемой в основном токами в грозовых облаках. На эту планетарную цепь влияет множество факторов, включая колебания местной погоды и загрязнение воздуха. Хотя это явление измерялось в некоторых регионах мира, другие, например, западное Средиземноморье, ещё не были детально изучены.
Данные показали, что загрязнение от трафика в Тель-Авиве оказывает немедленное воздействие на атмосферное электрическое поле в регионе: пики концентрации газов NOx и пики загруженности дорог совпадают по времени (часы пик в начале и в конце рабочего дня). Также была обнаружена связь между частицами PM2.5 и электрическим полем, однако она проявлялась с задержкой примерно в два с половиной часа. Исследователи объясняют это разницей в размере частиц, химическом составе и времени их жизни в атмосфере.
Команда также сообщает о заметном «эффекте выходного дня»: значительное снижение уровня загрязнения от транспорта соответствует ослаблению электрического поля. Это является дополнительным подтверждением наличия связи между двумя явлениями. Как отмечает геофизик Рой Янив из Еврейского университета в Иерусалиме, наблюдается прямая физическая связь между пиками выбросов и изменениями электрического поля. Оксиды азота очень быстро снижают атмосферную проводимость, поэтому электрическое поле реагирует почти мгновенно в часы пик.
Причина этого эффекта кроется в ионах — заряженных частицах в воздухе. Загрязнители могут захватывать эти ионы, снижая проводимость атмосферного электрического поля, что, в свою очередь, запускает компенсаторный эффект усиления самого поля. Эти изменения не являются опасными, как и само электрическое поле — колебания уровней относительно невелики и недостаточны для нарушения работы погодных систем или какой-либо техники.
Возможно, наиболее важным выводом исследования является демонстрация того, насколько полезными могут быть измерения электрического поля для мониторинга загрязнения воздуха в городах, предоставляя дополнительные данные об уровне угрозы для здоровья от транспортных выхлопов. Учёные подчёркивают, что результаты углубляют понимание взаимосвязи между городским загрязнением воздуха и локальным электрическим полем, а также важность интеграции данных о качестве воздуха в исследования атмосферного электричества, особенно в густонаселённых регионах, где влияние человека наиболее выражено.
Исследование было в журнале Atmospheric Research.