Los satélites de la NASA encuentran enfriamiento y contracción de la atmósfera superior debido al cambio climático

Los satélites de la NASA encuentran enfriamiento y contracción de la atmósfera superior debido al cambio climático

Estas imágenes AIM se ejecutan desde el 6 de junio hasta el 18 de junio de 2021, cuando la temporada de nubes brillantes en el hemisferio norte estaba en pleno apogeo. Los colores, desde azul oscuro hasta azul claro y blanco brillante, se refieren al albedo de las nubes, que se refiere a la cantidad de luz que refleja la superficie en comparación con la luz solar total que cae sobre ella. Los objetos con un alto grado de albedo son brillantes y reflejan mucha luz. Los objetos que no reflejan mucha luz tienen un albedo bajo y son oscuros. Crédito: NASA / HU / VT / CU-LASP / AIM / Joy Ng

Debido a que la mesosfera es mucho más delgada que la parte de la atmósfera en la que vivimos, los efectos del aumento de los gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono, son diferentes del calentamiento que sentimos en la superficie. Un investigador comparó el lugar en el que vivimos, la troposfera, con una colcha más gruesa.

“La atmósfera es muy densa cerca de la superficie de la Tierra”, dijo el coautor del estudio James Russell y científico atmosférico de la Universidad de Hampton en Virginia. “El CO2 atrapa el calor al igual que un edredón atrapa el calor del cuerpo y lo mantiene caliente”. En la atmósfera inferior, muchas moléculas están muy cerca, y atrapan y transfieren fácilmente el calor de la Tierra entre sí, manteniéndose en un calor similar a una colcha.

Esto significa que menos calor de la Tierra llega a la capa superior y más delgado que la capa media. Allí, las partículas son pocas y distantes entre sí. Dado que el dióxido de carbono también emite calor de manera eficiente, cualquier calor que capture el dióxido de carbono escapa al espacio antes de que encuentre otra molécula para absorber. Como resultado, más gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono significan que se pierde más calor en el espacio y la atmósfera superior se está enfriando. A medida que el aire se enfría, se encoge, de la misma manera que lo haría un globo si lo pusieras en el congelador.

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Este enfriamiento y contracción no fue sorprendente. “Los modelos muestran este efecto”, dijo Brenta Thriaraja, un científico atmosférico de Virginia Tech que contribuyó al estudio durante varios años. “Hubiera sido aún más extraño si nuestro análisis de los datos no hubiera demostrado eso”.

Si bien estudios anteriores han observado este enfriamiento, ninguno ha utilizado un registro de datos de esta longitud ni ha mostrado la contracción de la atmósfera superior. Los investigadores dicen que estos nuevos hallazgos refuerzan su confianza en nuestra capacidad para modelar los complejos cambios de la atmósfera superior.

El equipo analizó cómo cambiaron la temperatura y la presión en el transcurso de 29 años, utilizando los tres conjuntos de datos que cubrieron los cielos de verano en los polos norte y sur. Examinaron la extensión del cielo de 30 a 60 millas sobre la superficie. En la mayoría de las altitudes, la atmósfera se enfría a medida que aumenta el dióxido de carbono. Este efecto significa que la altura de cualquier presión atmosférica disminuye a medida que el aire se enfría. En otras palabras, la atmósfera se estaba reduciendo.

Atmósfera media de la Tierra

Aunque lo que sucede en la atmósfera no afecta directamente a los humanos, el área es importante. El límite superior de la atmósfera, 50 millas sobre la Tierra, es donde se encuentran las temperaturas atmosféricas más frías. También es donde la atmósfera neutra comienza a pasar a los gases débiles cargados eléctricamente en la ionosfera.

Incluso más alto, a 150 millas sobre la superficie, los gases atmosféricos causan el arrastre de los satélites, la fricción que saca a los satélites de la órbita. Las nubes de satélite también ayudan a deshacerse de la basura espacial. A medida que la mesosfera se contrae, el resto de la atmósfera superior se hunde con ella. A medida que la atmósfera se contrae, la resistencia de los satélites puede disminuir; interfiere menos con los satélites en funcionamiento, pero también deja más basura espacial en la órbita terrestre baja.

Cuadro de información de la atmósfera superior

Este gráfico muestra las capas de la atmósfera terrestre. Haga clic para explorar en tamaño completo. crédito: NASA

La atmósfera también se conoce como nubes de hielo azul brillante. Se les llama nubes nocturnas o nubes polares medias, llamadas así porque viven en la atmósfera y tienden a reunirse alrededor de los polos norte y sur. Las nubes se forman en verano, cuando la atmósfera está formada por los tres componentes que producen las nubes: vapor de agua, temperaturas extremadamente frías y polvo de meteoritos que arden en esta parte de la atmósfera. Se observaron nubes nocturnas iluminadas sobre el norte de Canadá el 20 de mayo, lo que dio inicio a la temporada de nubes nocturnas en el hemisferio norte.

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Dado que las nubes son sensibles a la temperatura y al vapor de agua, son una señal útil de cambio en la atmósfera. “Entendemos la física de estas nubes”, dijo Bailey. En las últimas décadas, las nubes han llamado la atención de los científicos porque se comportan de forma extraña. Se vuelven más brillantes, se desvían de los polos y aparecen antes de lo habitual. Y el, Parece que hay más de ellos que en años anteriores.

“La única forma en que se esperaría que cambiara de esta manera es que la temperatura se enfríe y el vapor de agua aumente”, dijo Russell. Las bajas temperaturas y la abundancia de vapor de agua están asociadas con el cambio climático en la atmósfera superior.

Russell es actualmente el investigador principal de AIM, abreviatura de Aeronomy of Ice in the Mesosphere, el más nuevo de los tres satélites que aportaron datos al estudio. Russell se ha desempeñado como comandante en las tres misiones de la NASA: AIM, el instrumento SABRE en TIMED (Atmosphere, Ionosphere, Mesosphere Energetics and Dynamics) y el instrumento HALOE en el UARS (satélite de investigación de la atmósfera superior) retirado desde entonces.

TIMED y AIM se lanzaron en 2001 y 2007 respectivamente, y ambos todavía están en funcionamiento. La misión de la UARS se desarrolló entre 1991 y 2005. “Siempre pensé que podríamos reunirlos en un estudio de cambio a largo plazo”, dijo Russell. Dijo que el estudio demuestra la importancia de las observaciones espaciales a largo plazo en todo el mundo.

En el futuro, los investigadores esperan exhibiciones más impresionantes de nubes nocturnas alejándose de los polos. Debido a que este análisis se centró en los polos en verano, Bailey dijo que planea examinar estos efectos durante períodos de tiempo más largos y, después de las nubes, estudiar un tramo más amplio de la atmósfera.

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