Η ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης κρυώνει με ταχείς ρυθμούς - Oι επιστήμονες επιτέλους γνωρίζουν το λόγo

Τώρα, νέα έρευνα του Πανεπιστημίου Κολούμπια εξηγεί με μεγαλύτερη ακρίβεια γιατί συμβαίνει αυτό και ποιος είναι ο καθοριστικός ρόλος του διοξειδίου του άνθρακα (CO2).

Οι ερευνητές πέρασαν μήνες συγκρίνοντας θεωρητικά μοντέλα με πραγματικές ατμοσφαιρικές παρατηρήσεις, προσαρμόζοντας συνεχώς τις εξισώσεις μέχρι τα αποτελέσματα να ταιριάξουν με όσα καταγράφονται στην ατμόσφαιρα της Γης.

Τελικά, ανακάλυψαν ότι ένας παράγοντας ξεχωρίζει πάνω από όλους τους υπόλοιπους, ο τρόπος με τον οποίο το CO2 αλληλεπιδρά με την υπέρυθρη ακτινοβολία, δηλαδή τη θερμότητα που εκπέμπει η Γη προς το διάστημα.

Η «ζώνη Goldilocks»

Δεν συμπεριφέρονται όλα τα υπέρυθρα μήκη κύματος με τον ίδιο τρόπο. Ορισμένα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά στο να επιτρέπουν στη στρατόσφαιρα να αποβάλλει θερμότητα προς το διάστημα. Οι επιστήμονες εντόπισαν ένα ιδιαίτερα κρίσιμο εύρος μηκών κύματος, το οποίο αποκάλεσαν «ζώνη Goldilocks» - μια περιοχή όπου η επίδραση του CO2 στην ψύξη είναι ιδανικά ισχυρή.

Καθώς οι συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα αυξάνονται, αυτή η ζώνη επεκτείνεται και η στρατόσφαιρα χάνει θερμότητα ακόμα πιο αποτελεσματικά.

Όπως εξηγεί ο ερευνητής Cohen:

«Αυτές οι αλλαγές στην απόδοση είναι τελικά αυτό που οδηγεί τη στρατοσφαιρική ψύξη».

Η μελέτη εξέτασε επίσης τον ρόλο άλλων αερίων του θερμοκηπίου, όπως το όζον και οι υδρατμοί. Αν και και αυτά επηρεάζουν τη μεταφορά θερμότητας στην ατμόσφαιρα, η συνολική συμβολή τους στη στρατοσφαιρική ψύξη αποδείχθηκε πολύ μικρότερη σε σύγκριση με το CO2.

Όσο πιο ψηλά, τόσο πιο έντονo το ψύχος

Τα νέα μοντέλα κατάφεραν να αναπαράγουν με εντυπωσιακή ακρίβεια γνωστά ατμοσφαιρικά μοτίβα. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα είναι ότι η ψύξη γίνεται εντονότερη όσο αυξάνεται το υψόμετρο.

Στα χαμηλότερα στρώματα της στρατόσφαιρας η μείωση της θερμοκρασίας είναι σχετικά περιορισμένη, ενώ κοντά στη στρατόπαυση - το ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας - η ψύξη γίνεται πολύ ισχυρότερη.

Οι υπολογισμοί έδειξαν επίσης ότι κάθε διπλασιασμός της συγκέντρωσης CO2 μπορεί να προκαλέσει περίπου 8 βαθμούς Κελσίου επιπλέον ψύξης στα ανώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας.

Το κλιματικό «παράδοξο»

Το πιο ενδιαφέρον στοιχείο της μελέτης είναι ότι η ψύξη της ανώτερης ατμόσφαιρας συνδέεται άμεσα με τη θέρμανση κοντά στην επιφάνεια της Γης.

Όταν το CO2 αυξάνεται, η στρατόσφαιρα γίνεται πιο αποτελεσματική στο να εκπέμπει θερμότητα προς το διάστημα, με αποτέλεσμα να ψύχεται, ωστόσο αυτή η διαδικασία αλλάζει τη συνολική ενεργειακή ισορροπία του πλανήτη. Τελικά λιγότερη υπέρυθρη ενέργεια διαφεύγει στο διάστημα από το σύστημα Γης - ατμόσφαιρας συνολικά, με αποτέλεσμα περισσότερη θερμότητα να παραμένει παγιδευμένη χαμηλότερα, εκεί όπου ζούμε.

Ο Cohen σημειώνει:

«Γνωρίζαμε εδώ και πάνω από 50 χρόνια ότι αυτή η διαδικασία συμβαίνει και είχαμε μια αρκετά καλή ποιοτική κατανόηση. Όμως τώρα κατανοούμε πολύ καλύτερα τον ακριβή μηχανισμό που την οδηγεί».

Από την πλευρά του, ο Pincus διευκρινίζει ότι η έρευνα δεν αποσκοπεί στο να «αποδείξει» την υπερθέρμανση του πλανήτη - κάτι που θεωρείται ήδη επιστημονικά τεκμηριωμένο. Αντίθετα, βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν βαθύτερα μία από τις σημαντικότερες ατμοσφαιρικές διεργασίες που επηρεάζουν το παγκόσμιο κλίμα.

«Αυτό που μας δείχνει η έρευνα είναι τι πραγματικά είναι απαραίτητο για να λειτουργήσει αυτός ο μηχανισμός», αναφέρει.

Τι σημαίνει αυτό για τους άλλους πλανήτες

Τα συμπεράσματα της μελέτης ίσως αποδειχθούν χρήσιμα και πέρα από τη Γη.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η νέα κατανόηση της στρατοσφαιρικής ψύξης μπορεί να βοηθήσει στην ερμηνεία των ατμοσφαιρών άλλων πλανητών του ηλιακού συστήματος αλλά και μακρινών εξωπλανητών.

Όπως λέει ο Cohen:

«Ίσως έτσι μπορέσουμε να κατανοήσουμε καλύτερα τι συμβαίνει στις στρατόσφαιρες άλλων πλανητών και εξωπλανητών».