Парниковые газы не так просты, как кажутся

Группа ученых Томского государственного университета проводит исследование двух малоизученных молекул парниковых газов — гексафторида серы и тетрафторида углерода. По предварительным данным эти газы оказывают значительный парниковый эффект на атмосферу нашей планеты: в 29 тысяч раз больше, чем пугающий всех CO2. 

Результаты опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics (Q1).

Как сообщает пресс-служба ТГУ, год назад младший научный сотрудник лаборатории квантовой механики молекул и радиационных процессов ТГУ Яна Чижмакова получила грант РФФИ на исследование «Моделирование инфракрасных спектров парниковых газов CF4 и SF6». Цель работы — получить спектры, которые в дальнейшем помогут отследить газы, попадающие в атмосферу Земли с выбросами от заводов.

— У изучаемых нами молекул продолжительность жизни составляет 3 200 лет для SF6 (гексафторид серы) и 50 000 лет для CF4 (тетрафторид углерода), после они разрушаются. Мы выяснили, что эти молекулы могут образовывать кластеры с молекулами воды и выпадать в качестве осадков, — говорит Яна Чижмакова.

Даже в самых современных базах данных, таких как HITRAN и GEISA, нет точной информации о положениях и интенсивности линий этих молекул в атмосфере Земли. Эти газы не имеют цвета и запаха, они регламентированы Киотским протоколом, в небольшой концентрации считаются малоопасными — и при этом широко используются в промышленности. Однако они создают сильный парниковый эффект: потенциал глобального потепления у SF6 — в 29 тысяч раз больше, чем у CO2. Поэтому, как считают ученые, их дальнейшее изучение поможет понять, как бороться с глобальным потеплением.

— Мы уже сегодня можем видеть изменения климата, связанные с парниковым эффектом. Нам это грозит повышением средней температуры, поэтому важно сокращать выбросы и искать какие-то альтернативы, — отмечает Яна.

Исследование излучения, поглощения и рассеяния света молекулой в составе атмосферы важно для моделирования ее радиационных свойств. В процессе наблюдения ученые ТГУ изучают колебательно-вращательные спектры пяти- и семиатомных молекул, которые входят в атмосферу Земли в составе парниковых газов. Это явление физики моделируют математически на суперкомпьютерах, чтобы понять, где происходит поглощение.

— Для расчетов мы используем суперкомпьютеры, так как требуются большие вычислительные ресурсы. У нас есть программы, например, MIRS, TENSOR и Spectraplot, которые мы разработали для вычислений и анализа спектров, — поясняет Яна.

По результатам первого года исследований ученые опубликовали статью с результатами и частично провели молекулярный анализ гексафторида серы (SF6). Список спектральных линий SF6 и CF4 доступен на сайте TheoReTS и по ходу работы дополняется. Надеемся, что дальнейшие исследования позволят ответить на важнейший вопрос – стоит ли вводить международный мораторий на эти два вещества.