The Conversation: Выбросы углерода охлаждают атмосферу на высоте 90 км над Антарктидой, на границе с космосом
Одновременно с тем, что парниковые газы нагревают поверхность Земли, они также вызывают быстрое охлаждение далеко над нами, на границе с космосом. На самом деле верхняя атмосфера, расположенная примерно в 90 км над Антарктидой, охлаждается со скоростью, в десять раз превышающей среднее потепление на поверхности планеты.
Новое исследование точно измерило эту скорость охлаждения и сделало важное открытие: существует новый четырёхлетний температурный цикл в полярной атмосфере. Результаты, основанные на 24-хлетних непрерывных измерениях австралийскими учеными в Антарктике, были опубликованы в двух статьях в этом месяце.
Полученные данные показывают, что верхняя атмосфера Земли в области, называемой «мезосферой», чрезвычайно чувствительна к росту концентрации парниковых газов. Это даёт новую возможность отслеживать, насколько хорошо работают государственные меры по сокращению выбросов.
Упомянутый здесь проект также отслеживает эффектное природное явление, известное как «серебристые» или «светящиеся ночью» облака. Они красивы, но более частое появление этих облаков считается плохим признаком изменения климата.
Изучение "свечения неба"
С 1990-х годов учёные на австралийской исследовательской станции в Дэвисе провели более 600 000 измерений температуры в верхних слоях атмосферы над Антарктидой. Здесь авторы сделали это с помощью чувствительных оптических инструментов - спектрометров.
Эти приборы анализируют инфракрасное свечение, излучаемое так называемыми гидроксильными радикалами, которые существуют в тонком слое на высоте около 87 км над поверхностью Земли. Такое «воздушное свечение» позволяет измерять температуру в этой части атмосферы.
Результаты показывают, что в верхней атмосфере над Антарктидой углекислый газ и другие парниковые газы не оказывают разогревающего эффекта, который они инициируют в нижней атмосфере. Вместо этого избыточная энергия излучается в космос, вызывая эффект охлаждения.
Новое исследование более точно определяет эту скорость охлаждения. За 24 года температура верхней атмосферы снизилась примерно на 3℃, или 1,2℃ за десятилетие. Это примерно в десять раз больше, чем среднее потепление в нижних слоях атмосферы - около 1,3℃ за последнее столетие.
«Распутывание» природных сигналов
Растущие выбросы парниковых газов способствуют зарегистрированным изменениям температуры, но на эти изменения также влияет ряд других факторов. К ним относятся сезонный цикл (теплее зимой, холоднее летом) и 11-летний цикл активности Солнца (включающий в себя более спокойные и более интенсивные солнечные периоды) в мезосфере.
Одна из задач исследования заключалась в том, чтобы распутать все эти объединенные «сигналы» с целью определить степень, в которой каждый из них привёл к наблюдаемым изменениям.
Удивительно, но в этом процессе обнаружился новый природный цикл, ранее не идентифицированный в полярной верхней атмосфере. В четырёхлетнем цикле, названном квази-четырёхлетним колебанием (Quasi-Quadrennial Oscillation, QQO), температура в верхней атмосфере изменялась на 3-4℃.
Обнаружение этого цикла было всё равно что наткнуться на золотой самородок в хорошо отработанном материале. Требуется дальнейшее исследование, чтобы определить его происхождение и степень важности.
Но это открытие имеет большое значение для моделирования климата. Физика, определяющая этот цикл, вряд ли будет включена в глобальные модели, используемые в настоящее время для прогнозирования изменения климата. Однако изменение 3-4℃ каждые четыре года – слишком большой сигнал, чтобы его игнорировать.
Мы ещё не знаем, какой механизм движет колебаниями. Но каким бы ни был ответ, он также, похоже, влияет на ветры, температуру поверхности моря, атмосферное давление и концентрацию морского льда вокруг Антарктиды.
"Ночные светящиеся" облака
Исследование также отслеживает, как снижение температуры влияет на возникновение серебристых или «ночных» облаков.
Серебристые облака встречаются очень редко - с австралийских антарктических станций они зарегистрированы около десяти раз, начиная с 1998 года. Они появляются на высоте около 80 км в полярных регионах летом. С земли вы можете видеть их, только когда Солнце находится за горизонтом в сумерках, но всё ещё светит в верхней атмосфере.
Облака выглядят как тонкие бледно-голубые волнистые нити. Они состоят из кристаллов льда, и для их формирования требуются температуры около минус 130℃. В то же время впечатляющие серебристые облака считаются «канарейкой в угольной шахте» изменения климата. Дальнейшее охлаждение верхних слоев атмосферы в результате выбросов парниковых газов, вероятно, приведёт к более частым ситуациям с образованием серебристых облаков.
Уже есть некоторые свидетельства того, что облака становятся более яркими и более распространёнными в Северном полушарии.
Измерение изменений
Антропогенное изменение климата угрожает радикально изменить условия жизни на нашей планете. Ожидается, что в течение следующих нескольких десятилетий - менее чем за одну жизнь - средняя глобальная температура воздуха повысится, что повлечёт за собой повышение уровня моря, экстремальные погодные условия и изменения в экосистемах по всему миру.
Долгосрочный мониторинг важен для измерения изменений, а также для тестирования и калибровки всё более сложных климатических моделей. Представленные результаты способствуют созданию глобальной сети наблюдений, координируемой Сетью по обнаружению мезосферных изменений.
Точность этих моделей имеет решающее значение для определения того, действительно ли государственные и другие меры по сдерживанию изменения климата реально эффективны.
