راز بزرگ جو زمین فاش شد؛ چرا آسمان بالا در حال یخزدن است؟
پژوهشگران دانشگاه کلمبیا در مطالعهای جدید که در مجله معتبر Nature Geoscience منتشر شده اعلام کردهاند که توانستهاند سازوکار دقیق سرد شدن استراتوسفر زمین را توضیح دهند؛ پدیدهای که دهههاست به عنوان یکی از اثر انگشتهای تغییرات اقلیمی شناخته میشود اما جزئیات فیزیکی آن بهطور کامل روشن نبود.
تضاد عجیب: گرم شدن زمین در سطح، سرد شدن در ارتفاع
به گزارش ساینس دیلی، در حالی که سطح زمین و لایههای پایین جو به دلیل افزایش گازهای گلخانهای بهطور مداوم در حال گرم شدن هستند در ارتفاع حدود ۱۱ تا ۵۰ کیلومتری از سطح زمین (لایه استراتوسفر) روندی کاملا متفاوت در جریان است: این بخش از جو بهطور پیوسته در حال سرد شدن است.
پژوهشگران میگویند دلیل اصلی این پدیده دیاکسید کربن (CO₂) است؛ همان گازی که در نزدیکی سطح زمین مانند یک پتو گرما را در جو نگه میدارد و باعث گرمایش جهانی میشود اما در ارتفاعات بالاتر، شرایط تغییر میکند. در استراتوسفر CO₂ بیشتر شبیه یک سیستم خنککننده عمل میکند: این مولکولها انرژی مادون قرمز را از لایههای پایینتر جذب کرده و سپس بخشی از آن را به فضا بازتاب میدهند. با افزایش غلظت CO₂ توانایی این لایه برای دفع گرما بیشتر شده و در نتیجه دما کاهش مییابد.
نظریهای که از دهه ۱۹۶۰ آغاز شد
این اثر نخستین بار در دهه ۱۹۶۰ توسط اقلیمشناس ژاپنی-آمریکایی Syukuro Manabe در مدلهای اولیه اقلیمی پیشبینی شد؛ پژوهشهایی که بعدها برای او جایزه نوبل را به همراه داشت.
بر اساس مشاهدات از حدود دهه ۱۹۸۰ تاکنون دمای استراتوسفر حدود ۲ درجه سانتیگراد کاهش یافته است؛ رقمی که بیش از ۱۰ برابر سرد شدن طبیعیای است که بدون انتشار CO₂ انسانی رخ میداد. با این حال جزئیات دقیق این فرآیند تا امروز بهطور کامل درک نشده بود.
کشف پنجره طلایی در پرتوهای فروسرخ
در پژوهش جدید، تیمی از دانشمندان به سرپرستی شان کوهن و با همکاری رابرت پینکس و لورنزو پولوانی از Columbia Climate School مدلهای ریاضی پیچیدهای را برای شبیهسازی این پدیده توسعه دادند. آنها دریافتند که کلید اصلی ماجرا نحوه تعامل CO₂ با طول موجهای مختلف نور مادون قرمز است.
برخی از این طول موجها در انتقال انرژی گرمایی و خنکسازی بسیار موثرتر از بقیه هستند. پژوهشگران این بازه را یک منطقه گلدیلاکس (Goldilocks Zone) نامیدند؛ یعنی محدودهای که شرایط آن نه خیلی کم و نه خیلی زیاد بلکه بهینه برای تبادل انرژی است. با افزایش CO₂، این ناحیه کارآمدتر و گستردهتر میشود و در نتیجه توانایی استراتوسفر برای دفع گرما افزایش مییابد.
در کنار CO₂ گازهایی مانند اوزون و بخار آب نیز بررسی شدند. هرچند این گازها در بهدام انداختن گرما در لایههای پایین نقش دارند، اما پژوهشگران تاکید میکنند که سهم آنها در سرد شدن استراتوسفر در مقایسه با CO₂ بسیار ناچیز است.
اثر بازخوردی بر گرمایش زمین
مدلهای جدید نشان میدهند که با افزایش CO₂استراتوسفر در دفع انرژی به فضا کارآمدتر میشود، اما این سرد شدن یک پیامد مهم دارد: کل سیستم زمین در نهایت انرژی کمتری به فضا بازتاب میدهد و در نتیجه گرمای بیشتری در نزدیکی سطح زمین باقی میماند.
به گفته پژوهشگران در لایه بالایی استراتوسفر (استراتوپاز) با هر دو برابر شدن CO₂ حدود ۸ درجه سانتیگراد کاهش دما رخ میدهد.
دانشمندان تاکید میکنند که این مطالعه به معنای اثبات تغییرات اقلیمی نیست بلکه توضیح دقیقتری از یکی از مهمترین سازوکارهای فیزیکی آن ارائه میدهد.
به گفته رابرت پینکس ما سالها میدانستیم این پدیده وجود دارد، اما حالا میفهمیم دقیقاً چه چیزی آن را هدایت میکند.
شان کوهن نیز میگوید این یافتهها میتواند فراتر از زمین کاربرد داشته باشد و به درک بهتر جو سیارات دیگر و حتی سیارات فراخورشیدی کمک کند؛ جایی که فرآیندهای مشابه ممکن است در حال رخ دادن باشد.
این کشف جدید نه تنها تصویر دقیقتری از تغییرات اقلیمی زمین ارائه میدهد بلکه دریچهای تازه به سوی مطالعه جو سیارات در سراسر منظومه شمسی و فراتر از آن باز میکند.
انتهای پیام/
