NASA -satellitter ser køling og kontrahering af øvre atmosfære på grund af klimaændringer

Himlen falder ikke, men forskere har fundet ud af, at dele af den øvre atmosfære gradvist trækker sig sammen som reaktion på stigende menneskeskabte drivhusgasemissioner.

Kombinerede data fra tre NASA-satellitter har produceret en langsigtet rekord, der afslører mesosfæren, laget af atmosfæren 30 til 50 miles over overfladen, køler og trækker sig sammen. Forskere har længe forudsagt denne effekt af menneskedrevne klimaændringer, men det har været svært at observere tendenserne over tid.

"Du har brug for flere årtier for at få styr på disse tendenser og isolere, hvad der sker på grund af drivhusgasemissioner, ændringer i solcyklussen, og andre effekter, "sagde Scott Bailey, en atmosfærisk videnskabsmand ved Virginia Tech i Blacksburg, og leder af undersøgelsen, offentliggjort i Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. "Vi var nødt til at sammensætte tre satelliters data."

Sammen, satellitterne leverede omkring 30 års observationer, hvilket indikerer, at sommerens mesosfære over Jordens poler køler fire til fem grader Fahrenheit og trækker sig 500 til 650 fod pr. årti. Uden ændringer i menneskelig kuldioxidemission, forskerne forventer, at disse satser fortsætter.

Da mesosfæren er meget tyndere end den del af atmosfæren, vi lever i, virkningerne af stigende drivhusgasser, såsom kuldioxid, adskiller sig fra den opvarmning, vi oplever på overfladen. En forsker sammenlignede, hvor vi bor, troposfæren, til en tyk dyne.

"Nær jordens overflade, atmosfæren er tyk, "sagde James Russell, en medforfatter og atmosfærisk videnskabsmand ved Hampton University i Virginia. "Kuldioxid fanger varme ligesom en dyne fanger din kropsvarme og holder dig varm." I den lavere atmosfære, der er masser af molekyler i nærheden, og de fanger og overfører let Jordens varme mellem hinanden, opretholde den quiltlignende varme.

Det betyder, at lidt af Jordens varme gør det til det højere, tyndere mesosfære. Der, molekyler er få og langt imellem. Da kuldioxid også effektivt udsender varme, enhver varme, der fanges af kuldioxid, flygter hurtigere til rummet, end den finder et andet molekyle til at absorbere det. Som resultat, en stigning i drivhusgasser som kuldioxid betyder, at mere varme går tabt til rummet - og den øvre atmosfære afkøles. Når luften køler, den trækker sig sammen, på samme måde som en ballon krymper, hvis du lægger den i fryseren.

Denne afkøling og kontraktning kom ikke som en overraskelse. Årevis, "modeller har vist denne effekt, "sagde Brentha Thurairajah, en atmosfærisk videnskabsmand fra Virginia Tech, der bidrog til undersøgelsen. "Det ville have været mere underligt, hvis vores analyse af dataene ikke viste dette."

Mens tidligere undersøgelser har observeret denne afkøling, ingen har brugt en dataregistrering af denne længde eller vist den øvre atmosfære kontraherende. Forskerne siger, at disse nye resultater øger deres tillid til vores evne til at modellere den øvre atmosfæres komplicerede ændringer.

Teamet analyserede, hvordan temperatur og tryk ændrede sig i løbet af 29 år, ved hjælp af alle tre datasæt, som dækkede sommer- og nordpolen. De undersøgte himmelstrækningen 30 til 60 miles over overfladen. I de fleste højder, mesosfæren afkølet, da kuldioxid steg. Denne effekt betød, at højden af ​​et givet atmosfærisk tryk faldt, når luften afkøledes. Med andre ord, mesosfæren trak sig sammen.

Jordens mellemstemning

Selvom det, der sker i mesosfæren, ikke direkte påvirker mennesker, regionen er vigtig. Mesosfærens øvre grænse, omkring 50 miles over Jorden, er, hvor de køligeste atmosfæriske temperaturer findes. Det er også her, den neutrale atmosfære begynder at overgå til den svage, elektrisk ladede gasser i ionosfæren.

Endnu højere oppe, 150 miles over overfladen, atmosfæriske gasser forårsager satellittræk, friktionen, der slæber satellitter ud af kredsløbet. Satellittræk hjælper også med at rydde pladsskram. Når mesosfæren trækker sig sammen, resten af ​​den øvre atmosfære over synker med den. Når atmosfæren trækker sig sammen, satellittræk kan aftage - forstyrrer mindre driftssatellitter, men efterlader også mere rumskram i kredsløb med lav jord.

Mesosfæren er også kendt for sine strålende blå isskyer. De kaldes noctilucent eller polære mesosfæriske skyer, så navngivet, fordi de lever i mesosfæren og har en tendens til at klemme rundt om nord- og sydpolen. Skyerne dannes om sommeren, når mesosfæren har alle tre ingredienser til at producere skyerne:vanddamp, meget kolde temperaturer, og støv fra meteorer, der brænder op i denne del af atmosfæren. Noctilucent skyer blev spottet over det nordlige Canada den 20. maj, starter starten på den nordlige halvkugles natlige sky -sæson.

Fordi skyerne er følsomme over for temperatur og vanddamp, de er et nyttigt signal om forandring i mesosfæren. "Vi forstår fysikken i disse skyer, "Sagde Bailey. I de seneste årtier har skyerne har tiltrukket forskernes opmærksomhed, fordi de opfører sig underligt. De bliver lysere, driver længere væk fra polerne, og dukker op tidligere end normalt. Og, der ser ud til at være flere af dem end tidligere år.

"Den eneste måde, du ville forvente, at de ændrede sig på denne måde, er, hvis temperaturen bliver koldere, og vanddamp stiger, "Sagde Russell. Koldere temperaturer og rigelig vanddamp er begge forbundet med klimaændringer i den øvre atmosfære.

I øjeblikket, Russell fungerer som hovedforsker for AIM, kort for Aeronomy of Ice i Mesosfæren, den nyeste satellit af de tre, der bidrog med data til undersøgelsen. Russell har fungeret som leder på alle tre NASA -missioner:AIM, instrumentet SABER on TIMED (Thermosphere, Ionosfæren, Mesosphere Energetics and Dynamics), og instrumentet HALOE på den siden pensionerede UARS (Upper Atmospherics Research Satellite).

TIMED og AIM blev lanceret i 2001 og 2007, henholdsvis, og begge arbejder stadig. UARS-missionen løb fra 1991 til 2005. "Jeg havde altid i tankerne, at vi ville være i stand til at sammensætte dem i et langsigtet forandringsstudie, "Sagde Russell. Undersøgelsen, han sagde, viser vigtigheden af ​​langsigtet, rumbaserede observationer over hele kloden.

I fremtiden, forskerne forventer mere slående fremvisninger af natlige skyer, der afviger længere fra polerne. Fordi denne analyse fokuserede på polerne om sommeren, Bailey sagde, at han planlægger at undersøge disse effekter over længere perioder og - efter skyerne - studere en større strækning af atmosfæren.