Η επιφάνεια της Γης και η κατώτερη ατμόσφαιρα γίνονται ολοένα και θερμότερες όμως πολύ ψηλότερα εξελίσσεται εδώ και δεκαετίες μια εντελώς αντίθετη κατάσταση. Η ανώτερη ατμόσφαιρα ψύχεται σταθερά δημιουργώντας ένα από τα πιο χαρακτηριστικά σημάδια της ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής. Οι επιστήμονες γνώριζαν εδώ και χρόνια ότι αυτό συνέβαινε αλλά η ακριβής φυσική εξήγηση του φαινομένου παρέμενε ασαφής.
Τώρα ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν τον μηχανισμό που ευθύνεται για αυτό. Η νέα μελέτη δείχνει ότι η ψύξη συνδέεται στενά με τον τρόπο που το διοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός στην ανώτερη ατμόσφαιρα.
«Εξηγεί ένα φαινόμενο που αποτελεί χαρακτηριστικό αποτύπωμα της κλιματικής αλλαγής, είναι γνωστό εδώ και δεκαετίες και μέχρι σήμερα δεν είχε κατανοηθεί πλήρως» δήλωσε ο Ρόμπερτ Πίνκους ερευνητής φυσικής των ωκεανών και του κλίματος συν-συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature Geoscience».
Γιατί το διοξείδιο του άνθρακα θερμαίνει τη Γη αλλά ψύχει τη στρατόσφαιρα
Κοντά στην επιφάνεια της Γης το διοξείδιο του άνθρακα παγιδεύει θερμότητα που διαφορετικά θα διέφευγε στο Διάστημα ενισχύοντας την υπερθέρμανση του πλανήτη. Όμως οι συνθήκες αλλάζουν δραματικά σε μεγαλύτερα ύψη. Στη στρατόσφαιρα που εκτείνεται περίπου από τα 11 έως τα 50 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της Γης το διοξείδιο του άνθρακα λειτουργεί λιγότερο σαν «κουβέρτα» και περισσότερο σαν σύστημα ψύξης.
Τα μόρια απορροφούν υπέρυθρη ενέργεια που ανεβαίνει από χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας και στη συνέχεια εκπέμπουν μέρος αυτής της ενέργειας πίσω στο διάστημα. Καθώς οι συγκεντρώσεις του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνονται η στρατόσφαιρα γίνεται ακόμη πιο αποτελεσματική στην αποβολή θερμότητας με αποτέλεσμα η θερμοκρασία της να μειώνεται.
Οι επιστήμονες είχαν προβλέψει για πρώτη φορά αυτό το φαινόμενο τη δεκαετία του 1960 μέσω πρωτοποριακών κλιματικών μοντέλων του κλιματολόγου Σιγιουκούρο Μανάμπε, έργο που αργότερα του χάρισε Νόμπελ. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 η στρατόσφαιρα έχει ψυχθεί περίπου κατά 2 βαθμούς Κελσίου. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτή η ψύξη είναι πάνω από δέκα φορές ισχυρότερη από ό,τι θα συνέβαινε χωρίς τις ανθρώπινες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Παρόλα αυτά, πολλές λεπτομέρειες της διαδικασίας παρέμεναν άγνωστες. «Η υπάρχουσα θεωρία ήταν εξαιρετικά διορατική αλλά μέχρι σήμερα δεν διαθέταμε μια ποσοτική θεωρία για την ψύξη της στρατόσφαιρας που προκαλείται από το διοξείδιο του άνθρακα» λέει ο Σον Κοέν μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια βασικός συγγραφέας της μελέτης.
Η υπέρυθρη «ζώνη Χρυσομαλλούσας»
Για να κατανοήσουν καλύτερα το φαινόμενο ο Κοέν συνεργάστηκε με τον Πίνκους και τον γεωφυσικό Λορέντζο Πολβάνι από το τμήμα Μηχανικής του Πανεπιστημίου Κολούμπια. Η ομάδα βελτίωνε συνεχώς μαθηματικά μοντέλα που προσομοίωναν τις διαδικασίες της στρατοσφαιρικής ψύξης. Οι υπολογισμοί συγκρίθηκαν με προηγμένες κλιματικές προσομοιώσεις και πραγματικές παρατηρήσεις, ενώ οι εξισώσεις τροποποιούνταν επί μήνες μέχρι να υπάρξει πλήρης συμφωνία.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας παράγοντας ξεχώριζε περισσότερο από όλους: ο τρόπος που το διοξείδιο του άνθρακα αλληλεπιδρά με την υπέρυθρη ακτινοβολία, γνωστή και ως μακρού μήκους κύματος ακτινοβολία.
Διαφορετικά υπέρυθρα μήκη κύματος συμπεριφέρονται διαφορετικά στην ατμόσφαιρα. Ορισμένα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά στην πρόκληση ψύξης από άλλα. Η ομάδα εντόπισε ένα ιδιαίτερα αποδοτικό εύρος μηκών κύματος, το οποίο περιέγραψε ως «ζώνη Χρυσομαλλούσας». Καθώς τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα συνεχίζουν να αυξάνονται αυτή η ζώνη διευρύνεται.
«Αυτές οι αλλαγές στην αποτελεσματικότητα είναι τελικά αυτό που οδηγεί τη στρατοσφαιρική ψύξη», δήλωσε ο Κοέν. Ο όρος «ζώνη Χρυσομαλλούσας» χρησιμοποιείται στην αστρονομία για να περιγράψει την περιοχή ενός πλανητικού συστήματος όπου οι συνθήκες είναι φιλικές στην παρουσία της ζωής κυρίως επιτρέποντας την ύπαρξη του νερού σε υγρή μορφή.
Τα ευρήματα
Η μελέτη εξέτασε επίσης την επίδραση του όζοντος και των υδρατμών. Και τα δύο αέρια παίζουν παρόμοιο ρόλο, παγιδεύοντας θερμότητα στα χαμηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας ενώ συμβάλλουν στην ψύξη ψηλότερα μέσω εκπομπής θερμότητας. Ωστόσο οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η συνολική επίδρασή τους είναι μικρή σε σύγκριση με το διοξείδιο του άνθρακα. Πώς η ψύξη της ανώτερης ατμόσφαιρας ενισχύει τη θέρμανση χαμηλότερα
Οι εξισώσεις της ομάδας αναπαρήγαγαν με επιτυχία αρκετά γνωστά ατμοσφαιρικά μοτίβα. Τα μοντέλα έδειξαν ότι η ψύξη ενισχύεται όσο αυξάνεται το υψόμετρο, με την πιο αδύναμη ψύξη στο κάτω μέρος της στρατόσφαιρας και την ισχυρότερη κοντά στο ανώτερο όριό της. Επιβεβαίωσαν επίσης ότι κάθε διπλασιασμός του διοξειδίου του άνθρακα προκαλεί περίπου 8 βαθμούς Κελσίου ψύξης στη στρατόπαυση δηλαδή στο ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας.
Τα ευρήματα αποκάλυψαν επίσης έναν μηχανισμό κλιματικής ανάδρασης. Η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα βοηθά τη στρατόσφαιρα να αποβάλλει θερμότητα πιο αποτελεσματικά, ψύχοντάς την. Όμως καθώς η στρατόσφαιρα ψύχεται το σύστημα της Γης συνολικά εκπέμπει λιγότερη υπέρυθρη ενέργεια στο διάστημα, επιτρέποντας σε περισσότερη θερμότητα να παραμένει παγιδευμένη κοντά στην επιφάνεια.
«Πρόκειται για μια διαδικασία που γνωρίζουμε εδώ και πάνω από 50 χρόνια και είχαμε μια αρκετά καλή ποιοτική κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της. Ωστόσο δεν κατανοούσαμε τις λεπτομέρειες του μηχανισμού που την οδηγεί» δήλωσε ο Κοέν. Σύμφωνα με τους Κοέν και Πίνκους η μελέτη δεν αποσκοπεί στο να αποδείξει ότι υπάρχει υπερθέρμανση του πλανήτη. Αντίθετα προσφέρει μια σαφέστερη κατανόηση μιας από τις σημαντικότερες ατμοσφαιρικές διαδικασίες της κλιματικής αλλαγής.
«Αυτό που κάνει πραγματικά η έρευνα είναι να μας δείχνει τι είναι ουσιαστικό» είπε ο Πίνκους. Η έρευνα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες που μελετούν ατμόσφαιρες πέρα από τη Γη συμπεριλαμβανομένων πλανητών του ηλιακού συστήματος και μακρινών εξωπλανητών. «Ίσως μπορέσουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τι συμβαίνει στις στρατόσφαιρες άλλων πλανητών του ηλιακού συστήματος ή εξωπλανητών» δήλωσε ο Κοέν.
Naftemporiki.gr
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
