高溫與此有關?受太陽風暴接連轟擊,地球熱層現20年來最高溫度!
近期,包括我國華北平原在內的北半球很多地方,都經歷了歷史上少有的6月份極端高溫天氣,40攝氏度已經成為了一些地區的「家常便飯」。
與此同時,據國內外的有關科學家研究發現,在吸收了今年衝擊地球的地磁風暴的能量之後,地球的熱層最近發生了近20年氣溫的峰值,而且這種地球大氣層的某些區域溫度升高的趨勢,極有可能在未來幾年持續發生且溫度繼續上升。這個研究結果所指向的地球熱層溫度升高的問題,是不是目前北半球溫度變得極端異常的主要原因呢?
地球的熱層
熱層,亦稱熱成層、熱氣層或增溫層,是地球大氣層的一層。它位於中間層之上及散逸層之下,其頂部離地面約800km。
熱層的空氣由於受太陽短波輻射而處於高度電離的狀態,故電離層便存在於本層之中,極光也是在熱層頂部發生的。
熱層中,氣溫隨高度的增加而升高,其原因一方面是因為熱層空氣稀薄,空氣分子總數少,因此單位體積內的分子熱運動的總動能就小,根據理想氣體的內能公式E=i/2kT,可知其溫度隨高度升高而升高。
另一方面,熱層空氣吸收短波輻射的能力很強,波長小於0.175微米的太陽紫外輻射被該層中的氣體分子吸收,而地表和低層大氣中的紅外輻射被大氣層上層部分吸收後,熱層成為大氣的唯一熱源,導致熱層空氣溫度隨高度增加而升高。
地球熱層溫度達到高峰
在超過21年的時間裡,科學家們通過紅外輻射二氧化碳和一氧化氮分子排放,把熱大氣層、電離層、中間層、能量學和動力學衛星收集的數據轉換為熱大氣層氣候指數(TCI)進行研究。結果表明,TCI值在今年在3月10日大幅上升,最高達到2400億瓦特。而上一次TCI值這麼高是在2003年12月28日發生的。
今年地球熱層的溫度高峰,是由1月和2月的三次地磁風暴引起的,這是快速移動的磁化等離子體引發的對地球磁場的主要擾動。而地磁風暴的產生,源於太陽的日冕物質拋射。
這些「風暴」將攜帶的能量儲存在地球大氣層的熱層中,一方面使該部分大氣層升溫,同時大氣層吸收的能量又會使其中的一氧化氮和二氧化碳的紅外輻射水平增加。通常情況下,「風暴」冷卻後的紅外輻射會使熱層降溫,但是當風暴再次出現時,溫度又會保持在很高的水平。
自從熱層溫度高峰出現以後,在3月下旬和4月下旬又有兩次強烈的地磁風暴襲擊了我們的星球,其中3月份發生的這次,是6年來出現的最強大的太陽風暴襲擊地球事件。
地球熱層溫度升高的影響
大家知道,太陽活動周期呈現11年的周期性變化規律,在太陽活動的極大期,地磁風暴變得更加頻繁和激烈,而太陽活躍程度的一個表徵現象,就是由太陽表面的黑子數量以及等離子圈(日珥)等顯現出來,這些黑子和等離子圈就像「吐泡泡」一樣,把無數的高強度帶電粒子向宇宙空間拋射出去。
因此,地球大氣層的熱層,同樣也遵循11年的周期。據科學家們介紹,熱層溫度升高所帶來的最明顯影響,就是對太空中的人造衛星運行產生威脅。
這是因為隨着熱層溫度的升高,熱層的範圍也在不斷地擴大,這將導致所有衛星和空間碎片的空氣動力阻力增加,阻力增加以後會使衛星和太空碎片更接近地球,從而將增大衛星相互碰撞、完全脫離軌道或者墜落的幾率,就像2022年2月份所發生的SpaceX公司星鏈衛星遭受地磁風暴轟擊而墜落的那樣。
在必要時,雖然衛星運營商可以通過將其航天器置於較高的軌道上來避免這些問題,但由於空間天氣的不可預測性,因此很難知道何時需要採取這樣的操作,往往等到發現時已經為時已晚。
近期地球極端高溫的出現與熱層溫度升高有關嗎?
從理論上講,近期地球極端高溫的出現與熱層溫度升高可能有一定的關係。因為熱層是地球大氣層中的一層,溫度隨着高度的增加而升高。而近期地球極端高溫的出現,其中一個可能的原因,是由於大氣中溫室氣體濃度增加導致大氣對太陽輻射的吸收增加,從而使地表溫度升高。同時,溫室氣體還會影響大氣中的熱量傳遞過程,從而導致氣溫分布的不均勻,加劇極端高溫事件的發生。
但是,究竟這種影響程度能有多大,目前科學界還沒有統一的結論。因為太陽活動的周期是以11年左右為一個循環的,由太陽所引發的強烈太陽風暴也會呈現一定的周期規律性,但地球表面的溫度,並沒有11年周期的這種規律,這是一個方面。
同時,太陽風暴所攜帶的只是高能的帶電粒子,它會與地球大氣層以及地球磁場發生相互作用,從而引發地磁暴,受此影響最深的還是在近地軌道上運行的各種航天器,以及地表的通訊、電力系統,並不會直接影響到地球大氣層的溫度。
據先前科學家們的研究,即使是在太陽活躍的極大期,其釋放的能量水平,也僅僅比正常水平高出千分之一,折算成溫度的話,頂多讓地球表面的溫度升高0.1攝氏度,所以近期地球極端高溫的出現,與大氣層熱層溫度的升高並沒有直接的線性聯繫。-優美生態環境保衛者-