Верхние слои атмосферы охлаждаются — и учёные обеспокоены

Эта история была первоначально опубликована Yale Environment 360 и представлена ​​здесь в рамках сотрудничества Climate Desk.

В основе нашего меняющегося климата лежит парадокс. В то время как воздушная оболочка вблизи поверхности Земли нагревается, большая часть атмосферы над ней становится значительно холоднее. Те же газы, которые нагревают нижние несколько миль воздуха, охлаждают гораздо большие пространства над ними, простирающиеся до края космоса.

Этот парадокс уже давно предсказывали специалисты по моделированию климата, но лишь недавно он получил детальную количественную оценку с помощью спутниковых датчиков. Новые результаты дают окончательное подтверждение по одному важному вопросу, но в то же время поднимают другие вопросы.

Хорошей новостью для ученых-климатологов является то, что данные об похолодании на высоте не просто подтверждают точность моделей, которые определяют приземное потепление как антропогенное. Новое исследование, опубликованное в этом месяце в журнале PNAS опытным специалистом по моделированию климата Беном Сантером из Океанографического института Вудс-Хоул, показало, что оно увеличило силу «сигнала» человеческого отпечатка пальца об изменении климата в пять раз за счет уменьшения помех от фонового «шума». естественная изменчивость. Сантер говорит, что это открытие «неопровержимо».

Но новые открытия о масштабах охлаждения в небе заставляют физиков-атмосферников беспокоиться о безопасности орбитальных спутников, о судьбе озонового слоя и о том, что эти быстрые изменения в небе могут привести к внезапным и непредвиденным потрясениям на нашей планете. погода внизу.

До недавнего времени учёные называли отдалённые зоны верхних слоев атмосферы «игноросферой», потому что знали о них так мало. Итак, теперь, когда они знают больше, что мы узнаем, и должно ли это нас успокоить или встревожить?

Атмосфера Земли имеет несколько слоев. Регион, который мы знаем лучше всего, потому что именно там происходит наша погода, — это тропосфера. Этот плотный слой воздуха толщиной от пяти до девяти миль содержит 80 процентов массы атмосферы, но лишь небольшую часть ее объема. Над ним находятся широкие открытые пространства со все более менее плотным воздухом. За стратосферой, которая заканчивается примерно на 30 миль вверх, следует мезосфера, простирающаяся на 50 миль, а затем термосфера, которая достигает высоты более 400 миль.

Снизу эти далекие зоны кажутся безмятежным и нетронутым голубым небом. Но на самом деле они страдают от сильных ветров и огромных приливов поднимающегося и нисходящего воздуха, которые время от времени вторгаются в нашу тропосферу. И беспокойство вызывает то, что эта и без того динамичная среда может снова измениться, поскольку в нее проникают CO2 и другие искусственные химикаты, которые влияют на температуру, плотность и химический состав воздуха наверху.

Изменение климата почти всегда рассматривается с точки зрения самых нижних областей атмосферы. Но теперь физики предупреждают, что нам необходимо переосмыслить это предположение. Увеличение количества CO2 теперь «проявляется во всей видимой атмосфере», — говорит Мартин Млинчак, физик-атмосферник из Исследовательского центра НАСА в Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния. понять." Эти изменения в дикой синеве далеко над нашими головами могут изменить наш мир внизу.

История изменения температуры в атмосфере на всех уровнях — это во многом история CO2. Мы слишком хорошо знаем, что наши выбросы в размере более 40 миллиардов тонн газа ежегодно приводят к потеплению тропосферы. Это происходит потому, что газ поглощает и переизлучает солнечную радиацию, нагревая другие молекулы в плотном воздухе и повышая общую температуру.

Но не весь газ остается в тропосфере. Он также распространяется вверх по всей атмосфере. Теперь мы знаем, что скорость увеличения его концентрации в верхних слоях атмосферы так же велика, как и в нижних. Но его влияние на температуру наверху совсем другое. В более разреженном воздухе большая часть тепла, переизлучаемого CO2, не сталкивается с другими молекулами. Он убегает в космос. В сочетании с более сильным удержанием тепла на более низких уровнях результатом является быстрое охлаждение окружающей атмосферы.