Površina se zagreva, a gornji slojevi atmosfere ubrzano hlade: Konačno otkrivena tajna paradoksa

Dok temperature na površini Zemlje iz godine u godinu obaraju rekorde, visoko iznad nas odvija se potpuno suprotan proces — gornji slojevi atmosfere postaju sve hladniji. Ovaj paradoks decenijama je zbunjivao javnost, ali i predstavljao jedan od najvažnijih „potpisa“ klimatskih promena za same naučnike. Novo istraživanje sada je detaljnije nego ikada objasnilo zbog čega isti gasovi koji zagrevaju planetu istovremeno hlade njenu gornju atmosferu, navodi SciTech Daily.

Istraživači sa Univerziteta Kolumbija analizirali su ponašanje ugljen-dioksida u različitim slojevima atmosfere i zaključili da ključnu ulogu ima način na koji ugljen-dioksid reaguje sa infracrvenim zračenjem, odnosno toplotom koju Zemlja emituje u svemir. Njihov rad, objavljen u časopisu Nature Geoscience, pomaže da se razjasni fenomen koji je primećen još sredinom prošlog veka, ali nikada nije bio potpuno objašnjen.

Preporučujemo

Na prvi pogled sve deluje nelogično. Ako ugljen-dioksid zadržava toplotu i doprinosi globalnom zagrevanju, zašto onda delovi atmosfere postaju hladniji? Odgovor leži u ogromnim razlikama između nižih i viših slojeva atmosfere.

U troposferi, sloju u kojem živimo i gde se odvijaju vremenske prilike, atmosfera je gusta i bogata molekulima. Tu ugljen-dioksid funkcioniše poput termoizolacionog pokrivača — apsorbuje deo toplote koju Zemlja pokušava da oslobodi i zadržava je u nižim slojevima vazduha. Upravo taj efekat stoji iza globalnog zagrevanja.

Međutim, mnogo više, u stratosferi i mezosferi, vazduh postaje znatno ređi, a molekuli udaljeniji jedni od drugih. U takvim uslovima ugljen-dioksid se ponaša drugačije: umesto da zadržava toplotu, on je efikasnije oslobađa u svemir.

Naučnici su otkrili da određene talasne dužine infracrvenog zračenja predstavljaju svojevrsnu „idealnu zonu“ kroz koju ugljen-dioksid posebno efikasno emituje energiju u svemir. Kako koncentracija ugljen-dioksida raste, taj proces postaje sve intenzivniji, pa gornji slojevi atmosfere gube više toplote nego ranije. Istraživači su upravo taj mehanizam označili kao ključni razlog ubrzanog hlađenja stratosfere.

Prvi modeli koji su predvideli ovakav efekat nastali su još šezdesetih godina prošlog veka zahvaljujući klimatologu Sjokuru Manabeu, kasnijem dobitniku Nobelove nagrade. Od sredine osamdesetih godina stratosfera se ohladila za oko dva stepena Celzijusa, a procene pokazuju da je to više od deset puta intenzivnije nego što bi bilo bez ljudskih emisija ugljen-dioksida.

Hlađenje gornje atmosfere nije samo zanimljiv naučni fenomen. Ono može imati konkretne posledice po tehnologiju i procese koji se odvijaju visoko iznad Zemlje. NASA je ranije upozorila da se pojedini slojevi atmosfere zbog hlađenja postepeno skupljaju i „sabijaju“. Kada se atmosfera kontrahuje, smanjuje se i otpor koji vazduh pruža satelitima i svemirskom otpadu u niskoj orbiti. To znači da ostaci starih satelita i svemirskog otpada duže ostaju u orbiti umesto da postepeno sagore u atmosferi.

Naučnici prate i promene u mezosferi, jednom od najhladnijih delova atmosfere, gde se formiraju neobični noctilucentni ili „svetleći noćni oblaci“. Ovi oblaci postaju češći upravo zbog promena temperature i vlage u višim slojevima vazduha, pa ih pojedini istraživači smatraju još jednim vidljivim pokazateljem klimatskih promena.

Dodatnu zabrinutost izaziva činjenica da se gornji slojevi atmosfere hlade mnogo brže nego što se površina Zemlje zagreva. Dugogodišnja merenja u oblasti Antarktika pokazala su da pojedini delovi gornje atmosfere mogu gubiti više od jednog stepena Celzijusa po deceniji, što je višestruko brže od prosečnog porasta temperature na površini planete.

Iako se ove promene ne osećaju direktno kao toplotni talasi ili oluje na površini Zemlje, one predstavljaju važan dokaz koliko duboko ljudske aktivnosti menjaju čitav klimatski sistem. Atmosfera ne reaguje jednako na svim visinama: dok niži slojevi zadržavaju sve više toplote, viši slojevi je ubrzano gube u svemir.

Upravo zato naučnici ovaj fenomen nazivaju jednim od najjasnijih „otisaka prstiju“ klimatskih promena izazvanih ljudskim delovanjem. Da je uzrok promena isključivo Sunce ili prirodni ciklusi, zagrevanje bi se odvijalo kroz celu atmosferu. Umesto toga, Zemlja pokazuje složeniji i mnogo karakterističniji obrazac — površina se zagreva, dok se gornji delovi atmosfere istovremeno hlade.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)