Специалисты Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН подтвердили, что сжигание ископаемого топлива не только способствует глобальному потеплению у поверхности Земли, но и вызывает постепенное уменьшение концентрации кислорода в верхних слоях атмосферы. Это явление, названное «кислородным голоданием», приводит к охлаждению и «проседанию» термосферы — слоя атмосферы на высотах от 100 км и выше.
Двойное воздействие: CO₂ и O₂
При сжигании углеродного топлива происходит две ключевые реакции:
- Рост CO₂ в тропосфере (нижних слоях) усиливает парниковый эффект, повышая температуру у поверхности.
- Снижение O₂ в термосфере (верхних слоях) вызывает охлаждение, несмотря на то что абсолютные потери кислорода в масштабах всей атмосферы кажутся ничтожными — всего 0.0025% за 50 лет.
Парадокс в том, что в разреженной термосфере даже незначительное уменьшение O₂ (в 3.9 раза за 70 лет, согласно данным ионосферного мониторинга) оказывает сильное влияние на климатические процессы. Например, высота слоя E ионосферы над Москвой снизилась с 116.5 км в 1946 году до 113 км в 2017 году.
Почему это оставалось незамеченным?
Ошибки в ранних моделях. Изначально изменения в ионосфере объясняли ростом CO₂ или сезонными колебаниями O₂. Однако расчеты показали, что эти гипотезы не согласуются с эмпирическими данными. Например, зимой концентрация O₂ в термосфере, вопреки ранним предположениям, выше, чем летом.
Методические сложности. Прямые измерения O₂ на больших высотах невозможны, поэтому ученые использовали косвенные методы, анализируя реакцию ионосферы на солнечные вспышки. Оказалось, что ключевую роль играет ультрафиолетовое излучение, взаимодействующее именно с O₂.
Последствия и прогнозы
Для космической инфраструктуры: охлаждение термосферы может влиять на орбиты спутников и работу радиосвязи.
Для климатических моделей: необходимо учитывать убыль O₂, чтобы точнее прогнозировать изменения в верхних слоях атмосферы.
Для экологии: хотя приземный уровень O₂ пока стабилен (20.9488%), долгосрочные последствия техногенного воздействия требуют дальнейшего изучения.
Важно
Исследование впервые системно связало «кислородное голодание» термосферы с деятельностью человека, показав, что сжигание топлива влияет на атмосферу комплексно — не только через CO₂, но и через сокращение O₂. Это открытие подчеркивает необходимость пересмотра современных климатических моделей и усиления мониторинга верхних слоев атмосферы.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Солнечно-земная физика»
Фото: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
