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警告:大氣層中碳含量的上升可能使上層大氣收縮

  • 上版日期:111-11-24

根據兩項新的研究,溫室氣體導致了上層大氣收縮,而這種收縮理論已經被提出數十年了,如今我們終於觀測到它。在正常情況下,上層大氣本來就會收縮,這種現象影響最大的部分是來自太陽,當然也有相對的負反饋機制讓它膨脹回來,但二氧化碳對收縮的影響可能是永久性的。


大氣層收縮時,大氣阻力減少,會使人造衛星在原地停留更長時間,聽起來是好事,但同時碎片跟報廢衛星也是如此,所以我們在一般情況下會調整仍在使用的人造衛星軌道,使其不致於墜落,而碎片或是報廢品會在大氣層的摩擦下減速,最終在大氣層中墜落並燃燒殆盡。


太陽也有週期性,自開始紀錄太陽黑子以來,已經過去了24個太陽週期,如今是第25個,在第24太陽週期的高峰期比起過去幾個週期的活動都還要弱,研究人員恰好能在此時量測到大氣的收縮現象,他們將注意力放在中氣層及較低的增溫層,大約是48公里至105公里之間,又稱為MLT。

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圖說:大氣層的高度分布及對應名稱,取自交通部中央氣象局。

同時NASA的TIMED衛星也提供了2002年至2021年將近20年期間的壓力和溫度資料。在較低大氣層中,二氧化碳會吸收來自各個方向的光線並重新發射紅外線產生全球暖化效應;然而,在MLT中,二氧化碳所釋出的紅外線逃向太空中,帶走了熱量,這冷卻了上層大氣,大氣便收縮了,而二氧化碳的濃度越高,更造成了大氣溫度的降低,收縮得也就更劇烈。


透過TIMED的衛星資料,研究團隊發現MLT整體收縮了1333公尺,其中有342公尺是二氧化碳造成的,雖然342公尺看起來並不多,但根據物理學家Ingrid Cnossen在今年9月發表的論文中提到,在2070年,估計增溫層內的降溫量可能會使大氣阻力減少33%,令太空垃圾在軌道的壽命延長30%,這帶來的影響將是漸近的,目前還沒有能切實緩解的措施,不論是減少衛星數量又或者是減少二氧化碳排放量。


研究團隊認為,只要二氧化碳以相同的速度持續增長,上層大氣的降溫速度也會保持每10年負0.5K,這都使大氣環境將走向極端,本篇研究發表於《地球物理研究期刊:大氣層》。(編譯/許晉翊)


資料來源:Science Alert