Dokument zdôrazňuje potrebu lepšieho monitorovania klimatických zmien v strednej a hornej atmosfére. Antropogénne emisie skleníkových plynov majú významný vplyv na strednú a hornú atmosféru, spôsobujú ochladzovanie, zmršťovanie a ovplyvňujú štruktúru atmosféry. Toto zmršťovanie ovplyvňuje životnosť objektov na nízkej obežnej dráhe Zeme, rádiovú komunikáciu a GPS signály, ako aj výšku meteoroidov vstupujúcich do atmosféry.
Points clés :
- Je potrebný ďalší výskum vplyvu klimatických zmien a antropogénnych emisií na strednú a hornú atmosféru.
- Nedostatok pozorovacích schopností bráni lepšiemu pochopeniu a monitorovaniu dlhodobých trendov.
- Akumulácia vesmírneho odpadu je problém, ktorý antropogénne emisie zhoršujú.
Vplyvy klimatických zmien na horné vrstvy atmosféry:
- Zmeny v hrúbke vrstiev atmosféry, vrátane expanzie troposféry.
- Zmeny v energetických módoch a baroklinicite strednej atmosféry.
- Ochladzovanie a zmršťovanie stratosféry, mezosféry a termosféry.
- Pokles hustoty termosféry.
- Komplexná úloha ozónu, kde jeho koncentrácia môže byť ovplyvnená klesajúcimi teplotami, a zmeny v koncentrácii ozónu ovplyvňujú teplotné trendy.
- Zmeny v Brewerovom-Dobsonovom obehu (BDC) súvisia s expanziou troposféry a kontrakciou stratosféry.
Dlhodobé zmeny v strednej a hornej atmosfére majú praktické dôsledky, ako napríklad vplyv na globálne polohovacie systémy (GPS) a rádiovú komunikáciu. Zvyšujúci sa obsah vodnej pary a ľadových kryštálov v mezosfére spôsobuje pozitívny trend v polárnych mezosférických letných ozvenách, čo môže rušiť radary a vojenské operácie. Klesajúca hustota atmosféry môže viesť k väčšiemu prieniku meteoroidov do atmosféry.
Najvýznamnejším problémom spôsobeným klimatickými zmenami v strednej a hornej atmosfére je vplyv na vesmírny odpad. Zvyšujúce sa ochladzovanie a zmršťovanie vedie k zníženiu hustoty v termosfére, čo predlžuje životnosť satelitov na obežnej dráhe a zvyšuje riziko kolízií. Kolízie môžu spôsobiť narušenie globálnych satelitných služieb a produkovať ďalší odpad, čo môže viesť ku Kesslerovmu syndrómu, kaskádovému efektu kolízií.
Obmedzenia pozorovaní a dát:
- Nedostatok poznatkov o prepojení medzi atmosférickými vrstvami a o tom, ako klimatické zmeny v strednej a hornej atmosfére ovplyvňujú troposféru.
- Chýbajúce informácie o globálnych dlhodobých zmenách v hornej atmosfére, ako sú zloženie, dynamické premenné, vietor a gravitačné vlny.
- Strata niektorých satelitných misií určených na monitorovanie tejto oblasti atmosféry, ako napríklad ICON, AIM a potenciálna strata AURA a TIMED.
- Mnohé existujúce satelitné misie sú už za hranicou očakávanej životnosti a nové misie nemusia umožňovať dlhodobé a homogénne merania.
- Nedostatok misií na monitorovanie dynamických premenných v hornej atmosfére.
Riešenie nedostatkov v poznatkoch a výziev:
- Potreba rozšíriť a udržať existujúce pozorovacie schopnosti na zabezpečenie dlhodobých a homogénnych dát.
- Zamerať sa na stabilitu, kalibráciu a implementáciu krížovej kalibrácie v rámci pozorovacieho systému.
- Navrhovať nové pozorovania špecificky na meranie trendov v teplote, hustote a ďalších parametroch.
- Podporovať vývoj geospace data records (GDR) na určenie variability a zmien v geospace.
- Zlepšené monitorovanie môže prispieť k zníženiu neistoty v odhadoch aerosólového zaťaženia z vulkanických erupcií a umožniť monitorovanie testovania alebo nasadenia techník klimatickej intervencie.
- Zlepšené monitorovanie by poskytlo lepšie pochopenie polárnych mezosférických oblakov a ich vzťahu k CH4, zvyšovaniu koncentrácií vodnej pary a znižovaniu mezosférických teplôt.
- Je nevyhnutné lepšie predpovedať potenciálne dopady na budúce prostredie vesmírneho odpadu na nízkej obežnej dráhe Zeme (LEO) a predpovedať dopady na pravdepodobnosť výskytu Kesslerovho syndrómu.
- Satellity uvoľňujú rôzne materiály priamo do strednej a hornej atmosféry počas opätovného vstupu, čo môže ovplyvniť koncentrácie O3 a teplotné trendy.
- Plánované zvýšenie počtu satelitov na nízkej obežnej dráhe Zeme by mohlo spôsobiť, že až polovica stratosférických častíc kyseliny sírovej bude obsahovať kovy z opätovného vstupu.
Dokument zdôrazňuje, že nedostatok údajov a klesajúce pozorovacie schopnosti predstavujú vážny problém pre pochopenie a monitorovanie zmien v strednej a hornej atmosfére, čo má potenciálne rozsiahle dôsledky pre vesmírne aktivity, komunikáciu a budúce klimatické zmeny. Printemps
Dokument bol publikovaný v AGU Advances
Kľúčové Pojmy – Slovník
- Baroklinicita: Stav atmosféry, v ktorom izobary (čiary rovnakého tlaku) nie sú rovnobežné s izotermami (čiary rovnakej teploty).
- Termosféra: Vrstva atmosféry nad mezosférou, charakterizovaná rastúcou teplotou s výškou.
- Ionosféra: Vrstva atmosféry, ktorá obsahuje ióny a voľné elektróny.
- Gravitačné vlny: Vlny v atmosfére, ktoré prenášajú energiu a hybnosť.
- Kozmický odpad: Umelo vytvorené objekty na obežnej dráhe Zeme, ktoré už nie sú funkčné.
- Stratopauza: Hranica medzi stratosférou a mezosférou.
- Reanalýza: Kombinácia modelových a pozorovacích údajov na vytvorenie komplexného obrazu stavu atmosféry.
- Klimatická intervencia: zámerné a rozsiahle manipulovanie s klimatickým systémom Zeme na zmiernenie účinkov zmeny klímy.
- Antropogénne emisie skleníkových plynov (GHG): Emisie skleníkových plynov pochádzajúce z ľudskej činnosti.
- Stredná a horná atmosféra: Časť atmosféry nad troposférou, vrátane stratosféry, mezosféry, termosféry a ionosféry.
- Termálne zmršťovanie: Zmenšovanie objemu atmosféry v dôsledku ochladzovania.
- Stratopauza: Hranica medzi stratosférou a mezosférou.
- Ionosféra: Vrstva atmosféry, ktorá obsahuje ióny a voľné elektróny.
- Hustota termosféry: Množstvo častíc v termosfére.
- Nízka obežná dráha Zeme (LEO): Obežné dráhy, ktoré sú relatívne blízko Zeme (zvyčajne menej ako 2000 km nad povrchom).
- Kozmický odpad: Umelo vytvorené objekty na obežnej dráhe Zeme, ktoré už nie sú funkčné.
- Globálne pozičné systémy (GPS): Satelitné navigačné systémy.
- Scintilácia: Rýchle zmeny v intenzite rádiových signálov spôsobené ionosférickými nepravidelnosťami.
- Maximálne využiteľné frekvencie: Najvyššie frekvencie rádiových vĺn, ktoré je možné použiť na komunikáciu medzi dvoma bodmi cez ionosféru.
- Brewer-Dobsonova cirkulácia (BDC): Globálna cirkulácia vzduchu v stratosfére.
- Kvazi-dvojročná oscilácia (QBO): Periodická zmena smeru vetra v stratosfére.
- Gravitačné vlny: Vlny v atmosfére, ktoré prenášajú energiu a hybnosť.
- Polárne mezosférické letné ozveny: Rádiové odrazy od ľadových kryštálov v mezosfére počas leta na póloch.
- Kesslerov syndróm: Teoretický scenár, v ktorom by sa hustota kozmického odpadu v nízkej obežnej dráhe Zeme stala takou vysokou, že by kolízie medzi objektmi vytvárali viac odpadu, čo by viedlo k ďalším kolíziám, a tak ďalej.
- Reanalýza: Kombinácia modelových a pozorovacích údajov na vytvorenie komplexného obrazu stavu atmosféry.
- Geospace data records (GDR): Časové rady meraní s dostatočnou dĺžkou, konzistenciou a kontinuitou na určenie variability a zmien v geospace.
- Ozone depleting substances: látky poškodzujúce ozónovú vrstvu.
- Klimatická intervencia: zámerné a rozsiahle manipulovanie s klimatickým systémom Zeme na zmiernenie účinkov zmeny klímy.