Парниковите газове затоплят земната повърхност, но предизвикват бързо охлаждане далеч над нас, на границата с космоса.

Всъщност горната атмосфера на около 90 километра над Антарктида се охлажда 10 пъти по-бързо от средното затопляне на повърхността на планетата.

Нови изследвания прецизно измерват тази скорост на охлаждане и разкриват важно откритие - нов четиригодишен температурен цикъл в полярната атмосфера. Резултатите, базирани на 24 години непрекъснати измервания от австралийски учени в Антарктида, са публикувани в два документа този месец.

Резултатите показват, че горната атмосфера на Земята, в регион, наречен "мезосфера", е изключително чувствителен към повишаващите се концентрации на парникови газове. Това предоставя нова възможност да се оцени доколко са добри действията на правителствата за намаляване на емисиите.

Проектът проследява и грандиозния природен феномен, известен като "нощни светещи" облаци. Макар и красиви, по-честата поява на тези облаци се счита за лош знак за изменението на климата.

Изучаване на "светещите облаци"
От 90-те години на миналия век учени от австралийската изследователска станция Дейвис са направили повече от 600 000 измервания на температурите в горната атмосфера над Антарктида. Направихме това с помощта на чувствителни оптични инструменти, наречени спектрометри.

Тези инструменти анализират инфрачервеното сияние, излъчващо се от така наречените хидроксилни молекули, които съществуват в тънък слой на около 87 километра (54 мили) над земната повърхност. Това позволява на изследователите да измерват температурата в тази част на атмосферата.

Резултатите показват, че във високата атмосфера над Антарктида въглеродният диоксид и други парникови газове нямат затоплящия ефект, който имат в долната атмосфера (чрез сблъскване с други молекули). Вместо това излишната енергия се излъчва към космоса и това предизвиква охлаждащ ефект.

Новите изследвания по-точно определят тази скорост на охлаждане. За 24 години горната температура на атмосферата се е охладила с около 3 градуса C или 1,2 градуса C на десетилетие. Това е около десет пъти повече от средното затопляне в долната атмосфера - около 1,3 градуса С през изминалия век.

Неочаквано откритие
Повишаването на емисиите на парникови газове допринася за температурните промени, които регистрират учените, но редица други влияния също играятроля. Това са сезонния цикъл (по-топъл през зимата, по-студен през лятото) и 11-годишния цикъл на Слънцето (който включва по-спокойни и по-интензивни слънчеви периоди) в мезосферата.

Едно предизвикателство за изследването е разплитането на всички тези обединени "сигнали", за да се определи степента, в която всяко от тях движи промените, които наблюдават учените.

Изненадващо в този процес те откриват нов естествен цикъл, който не е идентифициран по-рано в полярната горна атмосфера. В този четиригодишен цикъл, който нарекохме Квази-Четиригодишното трептене (QQO), температурите варират с 3-4 градуса в горната атмосфера.

Откриването на този цикъл е неочаквано и значимо. Необходима е повече работа, за да се определи произхода и пълното му значение.

Но откритието има голямо значение за климатичното моделиране. Физиката, която задвижва този цикъл, вероятно не е включена в глобалните модели, използвани понастоящем за прогнозиране на изменението на климата. Но отклонението от 3-4 градуса С на всеки четири години е твърде голямо, за да бъде игнорирано.

Все още не знаем какво движи този цикъл. Но какъвто и да е отговорът, той изглежда също влияе на ветровете, температурите на морската повърхност, атмосферното налягане и концентрациите на морски лед около Антарктида.

Нощни светещи облаци
Изследването също проследява как понижаващите се температури влияят на появата на нощни облаци. Те са много редки - от австралийските антарктически станции са регистрирани около десет наблюдения от 1998 г. Те се появяват на височина от около 80 километра (50 мили) в полярните райони през лятото. Можете да ги видите от земята само когато слънцето е под хоризонта по време на здрач, но все пак огрява високата атмосфера.

Облаците се появяват като тънки, бледосини, вълнообразни нишки. Те се състоят от ледени кристали и са необходими температури около минус 130 градуса С, за да се образуват. Макар и впечатляващи, нощните облаци се смятат за лош симптом на климатичните промени. По-нататъшното охлаждане на горната атмосфера в резултат на емисиите на парникови газове вероятно ще доведе до по-чести нощни облаци.

Вече има някои доказателства, че облаците стават по-ярки и по-разпространени в Северното полукълбо.

Измерване на промяната
Климатичните промени, предизвикани от човека, заплашват да променят коренно условията за живот на нашата планета. През следващите няколко десетилетия, за по-малко от един човешки живот, средната глобална температура на въздуха се очаква да се повиши, което ще доведе до повишаване на морското равнище, екстремни условия и промени в екосистемите по целия свят.

Дългосрочният мониторинг е важен за измерване на промените и тестване и калибриране на все по-сложни климатични модели. Нашите резултати са принос към глобална мрежа от наблюдения, координирана от Мрежата за откриване на мезосферни промени.

Точността на тези модели е от решаващо значение за определяне дали правителствените и други намеси за ограничаване на изменението на климата наистина са ефективни.

Джон Франс, атмосферен физик, Университет на Тасмания; Андрю Клекоцюк, главен изследовател, австралийски антарктически отдел и старши преподавател, университет в Тасмания, и Франк Мълиган, Национален университет на Ирландия Мейнут.

Статията е публикувана в The Conversation под Creative Commons.