Новое исследование подтверждает влияние углекислого газа на долгосрочные тенденции изменения температуры в верхних слоях атмосферы, но изменения в магнитном поле Земли также играют ключевую роль.

Обеспокоенность по поводу изменения климата часто сосредотачивается на нижних слоях атмосферы Земли, где наблюдается большая часть погодных явлений. Однако изменение климата также влияет на верхние слои атмосферы. Понимание климатических тенденций в верхних слоях атмосферы может помочь во многих приложениях, таких как планирование спутниковых миссий и интерпретация их данных, управление космическим мусором и оценка риска разрушительной космической погоды.

Исследования Кноссена (Cnossen) позволяют по-новому взглянуть на тенденции и движущие силы изменения климата в верхних слоях атмосферы, подчёркивая важную роль как углекислого газа, так и магнитного поля Земли.

Хотя нижние слои атмосферы нагреваются, её верхние слои - на высоте более 100 километров - в последние десятилетия охлаждаются. Предыдущие исследования показывают, что эта тенденция к похолоданию вызвана сочетанием выбросов парниковых газов, сдвигов магнитного поля Земли и долгосрочных изменений солнечной и геомагнитной активности, связанных с солнечным циклом.

Чтобы лучше понять эти движущие силы, Кноссен использовал климатическую модель всей атмосферы с расширением термосферы и ионосферы (WACCM-X) для воспроизведения изменений температуры и плотности атмосферы от поверхности Земли до высоты 500 километров в период с 1950 по 2015 годы. Анализ эффектов солнечного цикла обычно является серьёзной проблемой при исследовании верхних слоёв атмосферы. После учёта этих эффектов моделирование подтвердило ранее высказанные предположения о том, что повышение уровня углекислого газа является основным фактором долгосрочного похолодания в верхней части атмосферы - термосфере. Однако долгосрочные сдвиги магнитного поля Земли, по-видимому, также играют значительную роль в изменении термосферного климата около Северного и Южного полюсов.

Анализ также касался ионосферы, заряженной части атмосферы. Моделирование показало, что долгосрочные изменения плотности ионосферы вызываются как углекислым газом, так и магнитным полем Земли. Воздействие магнитного поля на климат ионосферы особенно заметно над регионом, который простирается примерно от северо-востока Южной Америки через Атлантический океан до западной Африки.

Эти результаты могут помочь в будущих исследованиях изменения климата верхних слоёв атмосферы и его долгосрочных последствий. (Journal of Geophysical Research: Space Physics, https://doi.org/10.1029/2020JA028623, 2020 г.)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/drivers-of-upper-atmosphere-climate-change