Washington – A tudósok először kaptak méréseket a felső légkör hőmérsékletéről, a vassűrűségről és a mezoszférikus felhőkről az Északi- és Déli-sark felett. Amint arról az Amerikai Geofizikai Unió által kiadott Geophysical Research Letters április 1-jei számában beszámoltunk, egy érzékeny lidar (radarszerű lézer) rendszert használtak, amelyet először Okinawa (Japán) felett helyeztek üzembe, hogy megfigyeljék a meteornyomokat az 1998-as Leonid meteor során. zuhany. Az Illinoisi Egyetem kutatói most arra használták, hogy mindkét földrajzi pólus felett mérjék a felső légkör hőmérsékletét.
"A hőmérsékleti profilok pólusok feletti mérése alapvető fontosságú a globális keringési modellek validálásához, valamint ahhoz, hogy kiindulási alapot nyújtson a globális felmelegedés következő évtizedekre gyakorolt hatásának felméréséhez" - mondta Chester Gardner, a villamos- és számítástechnikai professzor, a csoport vezetője.. "Eddig a ballonos érzékelőkkel végzett mérésekre korlátozódtunk 20 mérföldnél [32 kilométer] alatti magasságban."
A The Aerospace Corporation és a National Center for Atmospheric Research (NCAR) tudósaival együttműködve Gardner és UI kollégái – George Papen professzor, Xinzhao Chu kutató és végzős hallgató Weilin Pan – robusztusabb lidart fejlesztettek ki. rendszer a hőmérsékleti profilok mérésére a sztratoszféra közepétől (kb. 32 kilométerre vagy 20 mérföldre feljebb) az űr peremén lévő alsó termoszféraig (körülbelül 110 kilométerre vagy 70 mérföldre a Föld felett). A rendszer a spektrum közeli ultraibolya tartományában működő két erős lézert és két teleszkópot használ a légkörről visszaverődő lézerimpulzusok érzékelésére.
A kutatók két technikát alkalmaznak a hőmérséklet meghatározására. 80 kilométeres magasságig mérik a levegőmolekulákról visszavert lézerfény mennyiségét a hőmérsékleti profil meghatározásához. Nagyobb magasságok esetén mérik a lézersugarak szóródását a felső légkörben elpárolgott meteorok által lerakott vasatomokból.
1999 júniusában a tudósok a lidar rendszert az Északi-sark fölé repítették egy NCAR kutatórepülőgépen, hogy hőmérséklet- és vassűrűség-méréseket végezzenek az Arctic Mezopause Temperature Study során. Hat hónappal később elvitték a műszert az Amundsen-Scott Déli-sark állomásra, ahol most egész évben mérik a légköri hőmérséklet szerkezetét. A Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszírozta a két mérési kampányt.
"Az Északi-sark feletti termoszférában 1999. június 21-én és a Déli-sark feletti mezopauza régióban 2000. január 27-én mért hőmérsékleti profilok szorosan megegyeztek a modell előrejelzéseivel" - mondta Gardner."Az ausztrál ősz során azonban jelentős eltérések voltak megfigyelhetők a modelltől. 2000. május 8-án például az alsó mezoszféra körülbelül 20 fokkal [Celsius; 36 Fahrenheit-fokkal] melegebb, a felső mezoszféra pedig körülbelül 20 fokkal [Celsius; 36 Fahrenheit-fokkal] hűvösebb a vártnál." A mezoszféra a sztratoszféra felső határától, mintegy 80 kilométeres tengerszint feletti magasságtól a mezopauza felső határáig terjed. A termoszféra a mezopauza után kezdődik.
Gardner és munkatársai a nyár közepén az egyes pólusok felett kialakuló sarki mezoszférikus felhők magasságát is megmérték. Az alsó légkörtől eltérően a felső légkör nyáron hidegebb, mint télen. Poláris mezoszférafelhők képződnek a nyári sarki sapkák felett, amikor a hőmérséklet mínusz 125 Celsius-fok [-193 Fahrenheit-fok] alá esik.
Ezek a felhők a legmagasabbak a Földön, körülbelül 84 kilométeres magasságban keletkeznek.Fényességük és földrajzi kiterjedésük az elmúlt négy évtizedben nőtt. A tudósok úgy vélik, hogy ezek a változások a légkör szén-dioxid- és metánszintjének növekedésével hozhatók összefüggésbe, ami a felső légkörben hűvösebb hőmérséklethez és a vízgőz mennyiségének növekedéséhez vezet.
Meglepő módon a sarki mezoszféra felhőinek magassága a Déli-sark felett következetesen két-három kilométerrel [egy-két mérfölddel] magasabb volt, mint az Északi-sarkon. "A magasabb poláris mezoszféra felhői az Antarktisz feletti nyári mezoszférában az északi sarki sapkához képest erősebb felemelkedést jelezhetnek" - mondta Gardner. "Az erősebb feláramlás hűvösebb mezopauza régiót eredményezne."
