Исследователи обнаружили, что выбросы парниковых газов меняют структуру нашей атмосферы, заставляя стратосферу сжиматься более чем на 400 метров с 1980 года.
Атмосфера Земли устроена как слоеный пирог. Внизу тропосфера, где это случается практически в любое время. Верх этого слоя - тропопауза - обычно находится на высоте около 12 километров над Землей.
Однако из-за разницы температур он ниже (6 км) у полюсов и выше (20 км) у экватора. Следующий слой - стратосфера, где мы находим защитный озоновый слой, который защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.
Мезосфера - следующий слой, за ним следует термосфера и, наконец, экзосфера, где атмосфера Земли становится почти неотличимой от космоса.
Это фото было сделано астронавтом на борту Международной космической станции 9 февраля 2010 года. На нем показано стремление космического корабля многоразового использования на фоне первых четырех слоев атмосферы, которые отмечены для наглядности.
Хотя угол изображения выглядит так, как будто Индевор находится чуть выше стратосферы, на самом деле он находится в термосфере на высоте около 320 км.
Толщина этих атмосферных слоев может претерпевать небольшие временные изменения из-за суточной погоды, солнечной активности и космической погоды. Однако в последние несколько десятилетий ученые заметили более долгосрочные тенденции, связанные с глобальным потеплением.
По мере того, как парниковые газы накапливаются в атмосфере, они захватывают больше радиации из тропосферы и излучают ее обратно на Землю. Это замедляет поток тепла из тропосферы, заставляя ее нагреваться и расширяться. С конца 1970-х высота тропопаузы увеличилась на сотни метров.
Между тем стратосфера двигалась по противоположной траектории - остывала и сжималась. В прошлом истощение озонового слоя играло значительную роль в похолодании стратосферы.
Однако в последнее время, когда истощение озонового слоя замедлилось (и, похоже, обратилось вспять), парниковые газы стали основной причиной. Отчасти это связано с тем, что в нижнюю стратосферу поступает меньше тепла. Повышенный уровень углекислого газа в стратосфере также излучает больше тепла от озонового слоя в космос.
Парниковые газы накапливаются в атмосфере, которая нагревает и расширяет тропосферу, охлаждая и сужая стратосферу.
Новое исследование, опубликованное в журнале Environmental Research Letters, исследует эти стратосферные изменения, чтобы определить не только их масштабы, но и то, какое влияние они могут иметь в будущем.
Исследователи обнаружили, что с 1980 по 2018 год стратосфера сократилась примерно на 400 метров. Кроме того, моделирование, основанное на их исследованиях, показывает, что если выбросы продолжатся, стратосфера может сократиться еще на 900 метров в период с 2018 по 2080 год.
«Это шокирует» - сказал The Guardian соавтор исследования Хуан Антонио Анель из Университета Виго в Испании. «Это доказывает, что мы шевелимся в атмосфере до 60 километров».
Полные последствия сокращения стратосферы еще не известны. Однако исследователи отмечают, что это может повлиять на поведение стратосферы и, таким образом, повлиять на точность климатических моделей. Это также может вызвать изменения в ионосфере Земли, которые повлияют на дальней радиосвязь и GPS-навигацию. Наконец, это может даже повлиять на орбитальные спутники и скопление космического мусора.
Спутники и космические станции, вращающиеся вокруг Земли, должны постоянно бороться с воздействием верхних слоев атмосферы и сопротивлением, которое влияет на их орбиты. Это небольшой, но постоянный эффект, который усиливается только во время высокой солнечной активности из-за расширения термосферы в космосе. Это скольжение замедляет их, заставляя их орбиты со временем разрушаться. В результате эти космические аппараты должны периодически потреблять топливо для поддержания своей орбиты. Учитывая, насколько сложно дозаправить орбитальный спутник, это сокращает их общее время в космосе.
Более тонкая стратосфера и, следовательно, нижняя мезосфера и термосфера действительно помогают решить эту проблему. Спутник, который испытывает меньшее сопротивление, экономит больше топлива, может дольше оставаться на орбите и увеличивать срок службы. Эти условия действительно могут помочь при космических запусках, так как они, вероятно, потребуют меньше топлива, чтобы добраться до места назначения.
Однако у этого есть существенный недостаток. Кусочки космического мусора, будь то гайки, болты или целые ракеты, испытывают такое же сопротивление атмосферы, когда они вращаются вокруг планеты. И, как и в случае со спутниками, более тонкая стратосфера будет означать меньшее воздействие на них, поэтому они будут оставаться на орбите дольше. Более продолжительный срок службы спутников и меньшее количество ракетного топлива - это хорошо, но наличие большего количества космического мусора на орбите, несомненно, плохо. Это увеличивает вероятность столкновения мусора с работающими спутниками и вероятность катастрофической аварии в то время, когда ожидается, что полеты человека в космос станут более частыми.
