Onderzoekers bevestigen dat de door de mens veroorzaakte klimaatverandering ervoor zorgt dat het aardoppervlak opwarmt terwijl de bovenste atmosfeer sterk afkoelt. Deze paradox in de atmosfeer is zorgwekkend voor satellieten, de ozonlaag en de weerpatronen op aarde. NASA’s interesse in de bovenste atmosfeer komt voort uit de veiligheid van satellieten en de mogelijke toename van het risico op botsingen met ruimtepuin. Afkoeling van de stratosfeer heeft ook invloed op de kwetsbare ozonlaag, waardoor het herstel ervan mogelijk wordt vertraagd. Het onderzoek van klimaatmodelleur Ben Santer toont een vervijfvoudiging van de menselijke vingerafdruk in de klimaatverandering en noemt het bewijs “onweerlegbaar”.
Lagen in de atmosfeer beïnvloed door CO2
Onze atmosfeer bestaat uit verschillende lagen, waaronder de troposfeer (5-9 mijl), stratosfeer (30 mijl), mesosfeer (50 mijl) en thermosfeer (400+ mijl). Toename van CO2 in de atmosfeer heeft invloed op elke laag en veroorzaakt dynamische veranderingen in temperatuur en structuur. Terwijl CO2 de troposfeer opwarmt door zonnestraling te absorberen en weer uit te zenden, ontsnapt warmte in de dunnere bovenste atmosfeer naar de ruimte, waardoor de omgeving afkoelt.
Recente satellietgegevens (2002-2019) hebben aangetoond dat de mesosfeer en de lagere thermosfeer 3,1°F (1,7°C) zijn afgekoeld. Als de CO2-niveaus tegen het einde van de eeuw verdubbelen, kan de afkoeling ongeveer 7,5°C (13,5°F) bedragen, wat 2 tot 3 keer sneller is dan de opwarming aan de grond. De opwarming van de troposfeer en de afkoeling van de bovenste atmosfeer bevestigt de invloed van CO2 op atmosferische temperaturen.
NASA satellietgegevens laten afkoeling en samentrekking van de mesosfeer zien
Gecombineerde gegevens van drie NASA-satellieten hebben langetermijndata opgeleverd, waaruit blijkt dat de mesosfeer – een laag in de atmosfeer 30-50 mijl boven het oppervlak – afkoelt en krimpt als gevolg van de uitstoot van broeikasgassen. Scott Bailey, een atmosfeerwetenschapper aan Virginia Tech, zegt dat het enkele decennia duurt om de effecten van broeikasgasemissies, veranderingen in de zonnecyclus en andere factoren te isoleren. Meer dan 30 jaar aan waarnemingen laten zien dat de mesosfeer in de zomer afkoelt met 4-5°F en krimpt met 500-650 voet per decennium boven de polen. Deze trend zal zich naar verwachting voortzetten als de CO2-uitstoot ongewijzigd blijft.
Aangezien de mesosfeer dunner is dan de troposfeer, verschilt de invloed van CO2-uitstoot per laag. James Russell, een atmosfeerwetenschapper aan de Hampton University, merkt op dat de atmosfeer dicht bij het aardoppervlak dik is en CO2 warmte vasthoudt, vergelijkbaar met een dekbed dat lichaamswarmte vasthoudt. Daarentegen verliest de hogere mesosfeer meer warmte aan de ruimte door minder moleculen, waarbij CO2 efficiënt warmte afgeeft. De waargenomen afkoeling en inkrimping komen overeen met voorspellingen van klimaatmodellen, waardoor het vertrouwen in de modellering van de bovenste atmosfeer toeneemt.
Implicaties voor satellieten, ozonlaag en weerpatronen
NASA’s interesse in de bovenste atmosfeer wordt gedreven door de veiligheid van satellieten. Het afkoelen van de bovenste atmosfeer zorgt ervoor dat deze samentrekt, waardoor de luchtweerstand op satellieten en ruimtepuin afneemt. De stratosfeer is sinds 1980 1% minder diep geworden (1.300 voet), terwijl de mesosfeer en de lagere thermosfeer tussen 2002 en 2019 met bijna 4.400 voet zijn gekrompen, waarvan 1.120 voet door CO2-koeling. Een verminderde luchtweerstand kan de levensduur van satellieten verlengen, maar verhoogt ook het risico op botsingen met ruimtepuin.
Bovendien tast de afkoeling van de stratosfeer de kwetsbare ozonlaag aan, die ons beschermt tegen schadelijke zonnestraling. De vernietiging van de ozonlaag wordt verergerd door polaire stratosferische wolken, die zich vaker vormen in een koudere stratosfeer. In 2020 was er voor het eerst een echt gat in de ozonlaag op de Noordpool. De afkoelende stratosfeer kan het herstel van de ozonlaag mogelijk vertragen.
Langetermijneffecten op het klimaatsysteem van de aarde
De gevolgen van het afkoelen van de bovenste atmosfeer zijn nog niet volledig bekend, maar het zou straalstromen en circulatiepatronen in de atmosfeer kunnen veranderen. Er is meer onderzoek nodig om de langetermijneffecten van een afkoelende hogere atmosfeer op het klimaatsysteem van de aarde beter te begrijpen. De mesosfeer is met name van belang voor de overgang neutrale atmosfeer-ionosfeer, de luchtweerstand van satellieten, het opruimen van ruimteafval en de vorming van noctilucente wolken (NLC’s). NLC’s zijn gevoelig voor temperatuur- en waterdampveranderingen en Russell legt uit dat ze alleen op deze manier kunnen veranderen als de temperatuur lager wordt en de waterdamp toeneemt. Het verband tussen koudere temperaturen, meer waterdamp en klimaatverandering in de bovenste atmosfeer onderstreept het belang van verder onderzoek op dit gebied.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
