Спутниковые наблюдения НАСА впервые подтвердили, что мезосфера Земли на высоте 50-80 километров над поверхностью сжимается из-за охлаждения. Этот эффект был предсказан моделями изменения климата, вызванного деятельностью человека, однако до сих пор было трудно проследить за глобальной тенденцией с течением времени, поскольку колебания мезосферы происходят также из-за естественных циклов, например, солнечных. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте космического агентства. Полный текст исследования опубликован в Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.
Новые данные, включающие состав атмосферы, давление и температуру в мезосфере, охватывают 30 лет спутникового мониторинга толщины мезосферы в летние месяцы над полярными регионами Земли (июнь для севера и декабрь для юга). Эти данные были собраны через измерение солнечного света, проходящего через различные слои атмосферы. Оказалось, что этот слой охлаждается на 1-2 градуса Цельсия в десятилетие, а скорость истончения достигает 150-200 метров за десять лет.
Парниковые газы, выбрасываемые человеком, приводят к потеплению нижних слоев атмосферы (тропосферы и стратосферы), однако в верхних слоях должны приводить к обратному эффекту. Нижние слои плотные с большим количеством молекул газов, поэтому длинноволновая энергия, испускаемая диоксидом углерода, здесь задерживается и переносится конвективными процессами. Высокие слои, наоборот, разреженные, а молекулы углекислого газа настолько эффективно испускают тепло, что большая часть энергии уходит в космос. Чем больше молекул углекислого газа в мезосфере, тем сильнее она охлаждается и уменьшается в толщине.
Множество предыдущих наблюдений подтвердили охлаждение мезосферы, однако сокращение высоты было выведено лишь теоретически. В этом случае гидростатическое сжатие должно изменить распределение давления в слое и приводить к незначительному потеплению чуть выше высоты полярных мезосферных облаков (РМС) и похолоданию чуть ниже этого уровня. Мезосферные облака это ледяные облака, которые обычно наблюдаются в летней мезосфере высоких широт на высоте 82-86 километров при низкой температуре. В последнее время на средних и низких широтах фиксируется повышенное образование РМС, что также указывает на общее охлаждение тропосферы.
Результаты, полученные учеными, согласуются с теоретическими моделями, предсказывающими уменьшение толщины мезосферы из-за накопления парникового газа. Охлаждение происходит только в мезосфере и никак не связано с возможным охлаждением и сжатием нижележащих слоев. Исследователи также подтвердили относительное потепление на высоте образования мезосферных облаков, что вызвано гидростатическим сжатием из-за охлаждения. Изменения в PMC также не соответствуют текущей фазе солнечного цикла и в большей степени зависят от динамики атмосферы как в пределах полушария, так и от межполушарных взаимодействий.