Naukowcy od dawna wiedzą, że w atmosferze Ziemi dzieje się coś dziwnego. Podczas gdy gazy cieplarniane ocieplają powierzchnię planety i dolną atmosferę, górna atmosfera faktycznie się ochładza.
Teraz badacze z Uniwersytetu Columbia twierdzą, że w końcu rozumieją fizykę stojącą za tym niezwykłym efektem.
Przeczytaj: Oficjalnie otrzymujemy dokument o Oasis od twórcy Peaky Blinders
Ich badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience, wyjaśnia, jak dwutlenek węgla zachowuje się inaczej w zależności od miejsca w atmosferze oraz jak oddziałuje ze światłem podczerwonym.
Blisko powierzchni Ziemi dwutlenek węgla zatrzymuje ciepło, które inaczej uciekłoby w kosmos. To główny powód, dla którego gazy cieplarniane przyczyniają się do globalnego ocieplenia.
Ale wyżej w atmosferze – zwłaszcza w stratosferze – dwutlenek węgla zachowuje się zupełnie inaczej.
Stratosfera rozciąga się na wysokości od około 11 do 50 kilometrów nad Ziemią. W tym regionie cząsteczki dwutlenku węgla pochłaniają energię podczerwieni z dołu, a następnie emitują część tej energii w przestrzeń kosmiczną. W praktyce gaz zachowuje się niemal jak chłodzenie chłodzące.
W miarę jak w atmosferze gromadzi się więcej dwutlenku węgla, stratosfera staje się jeszcze lepsza w przesyłaniu ciepła do przestrzeni kosmicznej – powodując jej dalsze ochładzanie.
Efekt, który naukowcy przewidują od dziesięcioleci
Naukowcy przewidzieli ten efekt już dekady temu. Modele klimatyczne opracowane w latach 60. XX wieku przez laureata Nagrody Nobla klimatologa Syukuro Manabe już sugerowały, że wyższy poziom dwutlenku węgla ogrzeje dolną atmosferę, jednocześnie ochładzając stratosferę.
Od połowy lat 80. stratosfera ochłodziła się o około 2 stopnie Celsjusza. Naukowcy szacują, że to ochłodzenie jest ponad dziesięć razy większe niż to, co nastąpiłoby naturalnie bez emisji dwutlenku węgla spowodowanego przez człowieka.
Chociaż badacze rozumieli podstawową ideę, szczegółowy mechanizm chłodzenia był niejasny – aż do teraz.
Czytaj na Sporten: Barcelona składa pierwszą ofertę na Alexandra Sørlotha
„Strefa Złotych Włosów”, która wyjaśnia zagadkę
Zespół badawczy, kierowany przez Seana Cohena wraz z Robertem Pincusem i Lorenzo Polvanim, opracował nowe modele matematyczne, aby lepiej wyjaśnić ten proces.
Odkryli, że chłodzenie zależy w dużej mierze od tego, jak dwutlenek węgla oddziałuje z różnymi długościami fal światła podczerwonego.
Nie każde promieniowanie podczerwone zachowuje się tak samo. Zespół odkrył, że niektóre długości fal mieszczą się w tzw. „strefie Złotowłosej” – gdzie dwutlenek węgla jest szczególnie skuteczny w przesyłaniu ciepła w przestrzeń kosmiczną.
Wraz ze wzrostem poziomu dwutlenku węgla ta bardzo efektywna strefa się rozszerza, zwiększając ochłodzenie stratosfery.
Mniej ciepła ucieka – więcej ciepła zostaje zatrzymane na dole
Naukowcy badali także rolę ozonu i pary wodnej. Chociaż te substancje mogą przyczyniać się do ochładzania w górnych warstwach atmosfery, ich efekty były znacznie mniejsze w porównaniu do dwutlenku węgla.
Badanie pomaga również wyjaśnić, dlaczego ocieplenie w pobliżu powierzchni Ziemi przyspiesza w tym samym czasie, gdy stratosfera się ochładza.
W miarę jak stratosfera traci ciepło i staje się coraz chłodniejsza, emituje ogólnie mniej energii podczerwieni. Oznacza to, że mniej ciepła całkowicie ucieka z Ziemi – co oznacza, że więcej ciepła pozostaje uwięzionego w dolnej atmosferze.
Innymi słowy: dwutlenek węgla chłodzi górne warstwy atmosfery, jednocześnie pośrednio wzmacniając ocieplenie bliżej ziemi.
Dlaczego to jest ważne
Naukowcy podkreślają, że ich praca nie jest ważna, ponieważ ponownie dowodzi zmian klimatu – jest już dobrze ugruntowana. Zamiast tego badanie poszerza naukowców zrozumienie, jak dokładnie atmosfera reaguje na gazy cieplarniane.
Wierzą też, że odkrycia te mogą pomóc naukowcom badać atmosfery innych planet — a nawet usuwać egzoplanety spoza naszego własnego Układu Słonecznego.