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南极研究揭示了高层大气的奥秘

2020-07-27 17:06:06 网络

导语:在南极洲对地球上最冷的地方的高层大气进行的一项长期研究揭示了关于该地区如何应对不断增加的温室气体的新发现,高层大气的冷却速度是地球表面全球平均升温速度的10倍。温度变化是对太阳活动周期和人类活动产生的二氧化碳排放的响应。高层大气的温度也以大约四年的周期变化。这些发现还有望为地球上最高的云层,壮观的夜光云层或“夜间发光”云层的变化提供新的视角,这些云层被视为气候变化的“矿工金丝雀”。

扫描气辉层

澳大利亚南极分部(AAD)的科学家在过去24年中记录了60万次测量,距离澳大利亚戴维斯研究站高87公里。

AAD大气物理学家兼研究负责人John French博士说:“这些是该地区最大的温度记录之一。”

它被称为羟基气辉层,包含由氢和臭氧反应形成的分子,并在夜空中发出连续的“气辉”。

来自气辉的红外光谱测量值确定了层的温度,并在整个南极夜中每七分钟记录一次。

与下部大气中发生的变暖相反,上部大气响应于温室气体的增加而变凉。

高层大气的密度是如此之低,二氧化碳实际上将热量散发到太空中,而不是将热量捕获。

法国博士说:“南极高层大气的气候对大气成分的变化特别敏感。”

“羟基气辉层提供了一种从地面采样高层大气的自然方法,并使我们能够监测二氧化碳增加引起的冷却速率。”

该研究的测量可追溯到1990年代初,并使用了相同的,坚固的,经过精确校准的扫描光谱仪来扫描由羟基气辉剂产生的红外光谱。

French博士说,戴维斯研究站的测量结果表明,过去24年间,冷却速度为每十年1.2摄氏度,约为全球平均变暖速度(上个世纪约1°C)的10倍。

他说:“自1995年开始测量以来,过去25年中,高层大气已经冷却了3°C。”

爱尔兰梅努斯大学的Frank Mulligan博士是这项研究的合作者。

穆里根博士说:“戴维斯的记录清楚地表明了由太阳的活动周期引起的高层大气的长期温度变化。” “但更重要的是,这是一个明确的降温趋势,与人类活动增加的二氧化碳排放量的效果是一致的。”

French博士说,当科学家观察十年来的一度变化时,校准必须“绝对精确”。

他说:“这些连续测量的持续时间及其在南极洲的位置使它们与众不同。” “在保持仪器运行,支持和正确校准超过25年的过程中,存在许多挑战,但是AAD做得很好。”

结果与气候模型仿真和卫星测量的结果相匹配,并提供了长期温度趋势的更精确,完整的图像。

发现了新的温度循环

该研究的另一个启示是,戴维斯上方的极地大气已经经历了大约四年一次的三至四摄氏度的温度波动周期。

AAD气候科学家Andrew Klekociuk博士也为这项研究做出了贡献,并说这一发现意义重大。

他说:“这种变化,我们称为准四年一次涛动或QQO,似乎与南半球的海洋与大气之间的相互作用有关,其影响在南极和北极的高层大气中都很明显。” 。

French博士说:“ QQO的发现进一步突出了全球大气之间的相互联系以及长期和精确测量对监测和了解气候系统的重要性。”

Klekociuk博士说,这是首次在全球高层大气中识别出振荡的影响,这对科学家建模气候过程,检测长期变化以及了解其对其他高层大气现象的影响的能力产生了影响例如夜光或“夜间发光”的云。

在黑暗中发光的冰云

在空间边缘,夜光云(也称为NLC)在83公里的高度上是大气中最高的。它们由冰晶组成,需要极低的温度(约负130°C)才能形成,只有在太阳落到大气层较低层后才能看到。然后似乎在夜空中发出淡蓝色,仍然被太阳照亮。

长期研究的测量结果提供了有关高层大气变化的新的精确信息,以测试气候模型,并表明该地区的NLC可能表现出以前没有检查过的程度和亮度的特定变化。

高空大气层中增强的冷却越来越多地为NLC的形成提供了合适的条件,因此预计在未来几年中它们会变得更亮,范围更广。

由于冷却条件与导致其他地方变暖的二氧化碳排放量有关,这些云层虽然很壮观,但也是“变革的预兆”,被称为“气候变化矿工的金丝雀”。

戴维斯站的研究是全球监测计划的一部分,该计划旨在通过中球变迁检测网络(https://ndmc.dlr.de/)协调早期发现气候变化信号,其未来目标是在整个监测过程中进行测量。 Sun的下一个11年活动周期。

有关该研究的两篇论文中的第二篇刚刚发表在欧洲期刊《大气化学和物理学》上。

尽管COVID-19大流行严重影响了这个新季节的AAD科学家的工作,但仍可以像往常一样继续在Davis上方进行自动的长期长期监测。

发布:xiuyue

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