NASA卫星图像揭示发现高层大气因气候变化而冷却和收缩

这意味着地球的热量很少能够进入更高更薄的中间层。在那里，分子很少，而且相距甚远。由于二氧化碳也能有效地散发热量，任何被二氧化碳捕获的热量都会很快逃到太空，而不是找到另一个分子来吸收它。因此，像二氧化碳这样的温室气体的增加意味着更多的热量流失到空间--高层大气变冷。当空气冷却时，它就会收缩。

这种冷却和收缩并不令人惊讶。多年来，“模型一直在显示这种效应，”为这项研究作出贡献的弗吉尼亚理工大学大气科学家Brentha Thurairajah说。“如果我们对数据的分析没有显示这一点，那就更奇怪了。”

虽然以前的研究已经观察到这种冷却，但没有一项研究使用如此多的数据记录，也没有显示上层大气的收缩。研究人员说，这些新的结果增强了他们对我们模拟上层大气复杂变化的能力的信心。

研究小组分析了29年来温度和压力的变化，使用了所有三个数据集，这些数据涵盖了南北两极的夏季天空。他们检查了距离地面30至60英里的天空。在大多数高度上，中间层随着二氧化碳的增加而冷却。这种效应意味着任何给定的大气压力的高度随着空气的冷却而下降。换句话说，中间层正在收缩。

尽管在中间层发生的事情并不直接影响人类，但这个区域是一个重要的区域。中气层的上界，在地球上方约50英里处，是大气温度最冷的地方。它也是中性大气开始过渡到电离层的脆弱、带电气体的地方。

甚至在更高的地方，离地表150英里的地方，大气中的气体造成了卫星的阻力，即把卫星拖出轨道的摩擦。卫星阻力也有助于清除太空垃圾。当中间层收缩时，上面的其他高层大气也随之下沉。随着大气层的收缩，卫星的阻力可能会减弱--对运行中的卫星的干扰减少，但也在低地球轨道上留下更多的空间垃圾。

中间层也因其明亮的蓝色冰云而闻名。它们被称为夜光云或极地中气层云，之所以这样命名是因为它们生活在中间层，而且往往蜷缩在南北两极周围。这些云在夏季形成，当时中间层拥有产生云的所有三种成分：水蒸气、非常寒冷的温度和来自流星的尘埃，这些流星在大气的这一部分燃烧起来。5月20日，加拿大北部上空出现了夜光云，拉开了北半球夜光云季节的序幕。

因为这些云对温度和水蒸气很敏感，它们是中间层变化的一个有用信号。"研究人员说："我们了解这些云的物理学。近几十年来，这些云层引起了科学家的注意，因为它们的行为很奇怪。它们变得更亮，离两极更远，而且比平时更早出现。而且，它们的数量似乎比过去几年更多。

"你期望它们发生这种变化的唯一方法是如果温度越来越低，水蒸气越来越多，"Russell说。更冷的温度和丰富的水蒸气都与高层大气的气候变化有关。

目前，Russell担任AIM的首席调查员，AIM是中间层冰层大气动力学的简称，是为这项研究提供数据的三颗卫星中最新的一颗。Russell在美国宇航局的所有三项任务中都担任了领导职务。AIM，TIMED（热层、电离层、中间层能量学和动力学）上的仪器SABER，以及已经退役的UARS（高层大气研究卫星）上的仪器HALOE。

TIMED和AIM分别于2001年和2007年发射，两者仍在运行。UARS的任务从1991年持续到2005年。"我一直在想，我们将能够把它们放在一起进行长期变化研究，"Russell说。他说，这项研究表明了在全球范围内进行长期天基观测的重要性。

在未来，研究人员期待着离两极更远的夜光云有更惊人的表现。由于这项分析集中在夏季的两极，研究人员计划在更长的时间内检查这些影响，并在云层之后，研究更广泛的大气层。