臭氧是一种有点变幻莫测的化学物质。在高层平流层中，臭氧充当地球周围的紫外线阻挡层（这就是为什么 臭氧层空洞 是一个如此严重的问题）。在地面水平， 它是一种污染物 ，可能导致严重的呼吸系统问题。如果它进入对流层——最底层的 大气层——臭氧会成为一种强效温室气体，使地球变暖。
它最终通过包括人类污染在内的多种过程进入对流层。它也通过从平流层向下渗透的方式到达那里。过去，科学家们将大气层不同层之间的渗透归因于大规模模式，例如急流的变化或空气从热带地区向两极移动。
但研究首次明确表明，将臭氧从平流层吸引下来的不仅仅是这些大规模运动，还有像雷暴这样的小规模事件。
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“像雷暴这样的对流尺度事件规模较小。它们在全球气候模型中没有得到很好的解释，但我们知道它们很重要，” 新研究的主要作者，科学家 劳拉·潘在《地球物理研究快报》上发表时说。
潘的发现可能对气候建模者很重要，他们希望更好地掌握温室气体最终如何进入对流层以及它们到达那里后的去向。
一些研究 预测，如果我们的二氧化碳排放量持续不减，到 2100 年，在美国，严重风暴——或至少是有利于其形成的条件——在严重风暴高峰季节可能会增加 40%。这项新研究可能是一个警告，预示着一个潜在的未被探索的反馈循环可能会进一步使地球变暖，更多的风暴将更多的变暖臭氧带到大气层的较低层。
在科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心从事大气化学研究的潘发现，当雷雨云上升到地球表面上方 50,000 英尺的高度时，它们会在对流层（大气层的最底层）和平流层（其上层）之间的边界处引起涟漪。这些涟漪实际上会在风暴前沿的边界层上撕开一个缺口，使富含臭氧的平流层空气倾泻到对流层。
理解这个新过程对我们理解当前的气候以及未来的影响具有重要意义。
潘说：“如果你的天气模式发生变化，比如你的风暴变得更强烈，更大的风暴更频繁地发生，我们的模型需要反映化学变化（例如臭氧）。”
这些变化反过来可能导致反馈，产生更大的风暴，将更多的臭氧驱动到大气中。
与气候模型相比，当前的天气模型更容易捕捉雷暴动态，气候模型对这些小规模过程的看法较为模糊。
迈克尔·普拉瑟是加州大学欧文分校的大气化学家，他模拟了这个过程，他说这项新研究是“一项很好的工作，清楚地展示了”雷暴如何促进臭氧在平流层和对流层之间移动的过程。
潘的工作之所以对这个过程有如此清晰的认识，是因为她近距离地接触了雷暴。潘乘坐国家科学基金会的湾流 V 型研究飞机在风暴中和周围飞行，该飞机配备了特殊设备，可以在多次实地研究中监测大气中的臭氧和其他化学物质。她认为空中研究是许多新发现的关键，特别是它们的外围运作。
潘说：“研究风暴的人主要关注风暴的内部。关于云层周围的流动模式信息不多。”
飞行期间的测量结果表明，风暴前沿的臭氧浓度是周围空气的两倍多，降至地球表面上方 5 英里处，并蔓延到风暴前方 60 多英里处。
潘说，需要进行进一步的研究，以确保这些信息可以在气候模型中使用。她建议通过监测其他风暴以了解该过程，并与天气建模人员密切合作，以量化究竟有多少臭氧从平流层泄漏下来以及之后去了哪里，从而向前推进。