Toegenomen waterdamp in de atmosfeer van de aarde als gevolg van menselijke activiteiten maakt glinsterende wolken op grote hoogte beter zichtbaar, een nieuwe studie vindt. De resultaten suggereren dat deze vreemde maar steeds vaker voorkomende wolken die alleen op zomernachten te zien zijn, een indicator zijn van door de mens veroorzaakte klimaatverandering, volgens de auteurs van de studie.

Nachtlicht, of nachtschijnend, wolken zijn de hoogste wolken in de atmosfeer van de aarde. Ze vormen in de middelste atmosfeer, of mesosfeer, ongeveer 80 kilometer (50 mijl) boven het aardoppervlak. De wolken ontstaan ​​wanneer waterdamp bevriest rond stofdeeltjes van inkomende meteoren. Bekijk hier een video over nachtlichtende wolken.

Mensen observeerden voor het eerst nachtlichtende wolken in 1885, na de uitbarsting van de vulkaan Krakatoa in Indonesië spuwde enorme hoeveelheden waterdamp de lucht in. Waarnemingen van de wolken kwamen vaker voor in de 20e eeuw, en in de jaren negentig begonnen wetenschappers zich af te vragen of de klimaatverandering hen zichtbaarder maakte.

In een nieuwe studie, onderzoekers gebruikten satellietobservaties en klimaatmodellen om te simuleren hoe de effecten van verhoogde broeikasgassen door de verbranding van fossiele brandstoffen hebben bijgedragen aan nachtelijke wolkenvorming in de afgelopen 150 jaar. Het winnen en verbranden van fossiele brandstoffen levert koolstofdioxide op, methaan en waterdamp in de atmosfeer, allemaal broeikasgassen.

De resultaten van het onderzoek suggereren dat methaanemissies de waterdampconcentraties in de mesosfeer sinds het einde van de 19e eeuw met ongeveer 40 procent hebben verhoogd. waardoor de hoeveelheid ijs die zich in de mesosfeer vormt meer dan verdubbeld is. Ze concluderen dat menselijke activiteiten de belangrijkste reden zijn waarom nachtlichtende wolken nu aanzienlijk beter zichtbaar zijn dan 150 jaar geleden.

"We speculeren dat de wolken er altijd zijn geweest, maar de kans om er een te zien was erg, erg arm, in historische tijden, " zei Franz-Josef Lübken, een atmosferische wetenschapper aan het Leibniz Institute of Atmospheric Physics in Kühlungsborn, Duitsland en hoofdauteur van de nieuwe studie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

De resultaten suggereren dat nachtlichtende wolken een teken zijn dat door de mens veroorzaakte klimaatverandering de middelste atmosfeer beïnvloedt, volgens de auteurs. Of het nu dikker, meer zichtbare nachtlichtende wolken zouden het klimaat op aarde zelf kunnen beïnvloeden is het onderwerp van toekomstig onderzoek, aldus Lübken.

"Onze methaanemissies beïnvloeden de atmosfeer meer dan alleen temperatuurverandering en chemische samenstelling, " zei Ilissa Seroka, een atmosferische wetenschapper bij het Environmental Defense Fund in Washington, D.C. die niet betrokken was bij de nieuwe studie. "We detecteren nu een duidelijke reactie in wolken."

Wolkenvorming in de loop van de tijd bestuderen

De omstandigheden moeten precies goed zijn om nachtlichtende wolken zichtbaar te maken. De wolken kunnen zich alleen in de zomer op middelhoge tot hoge breedtegraden vormen, wanneer mesosferische temperaturen koud genoeg zijn om ijskristallen te vormen. En ze zijn alleen zichtbaar bij zonsopgang en zonsondergang, wanneer de zon ze van onder de horizon verlicht.

Sinds het begin van de industriële periode 150 jaar geleden hebben mensen enorme hoeveelheden broeikasgassen in de atmosfeer geïnjecteerd door fossiele brandstoffen te verbranden. Onderzoekers hebben zich afgevraagd welk effect, indien van toepassing, dit heeft invloed gehad op de middenatmosfeer en de vorming van nachtlichtende wolken.

In de nieuwe studie Lübken en collega's voerden computersimulaties uit om de atmosfeer van het noordelijk halfrond en de nachtelijke wolken van 1871 tot 2008 te modelleren. Ze wilden de effecten van verhoogde broeikasgassen simuleren, inclusief waterdamp, op nachtelijke wolkenvorming gedurende deze periode.

De onderzoekers ontdekten dat de aanwezigheid van nachtelijke wolken fluctueert van jaar tot jaar en zelfs van decennium tot decennium, afhankelijk van de atmosferische omstandigheden en de zonnecyclus. Maar over de hele studieperiode, de wolken zijn aanzienlijk beter zichtbaar geworden.

De redenen voor deze verhoogde zichtbaarheid waren verrassend, volgens Lübken. Kooldioxide verwarmt het aardoppervlak en het onderste deel van de atmosfeer, maar koelt in feite de middelste atmosfeer waar zich nachtlichtende wolken vormen. In theorie, dit verkoelende effect zou ervoor moeten zorgen dat zich gemakkelijker nachtlichtende wolken vormen.

Maar de resultaten van het onderzoek toonden aan dat de toenemende kooldioxideconcentraties sinds het einde van de 19e eeuw nachtlichtende wolken niet beter zichtbaar hebben gemaakt. Het lijkt contra-intuïtief, maar wanneer de middelste atmosfeer kouder wordt, er vormen zich meer ijsdeeltjes, maar ze zijn kleiner en daardoor moeilijker te zien, Lübken uitgelegd.

"Door de waterdamp constant te houden en het alleen maar kouder te maken, zouden we minder ijsdeeltjes zien, " hij zei.

Integendeel, de studie wees uit dat meer waterdamp in de middelste atmosfeer ijskristallen groter maakt en nachtlichtende wolken beter zichtbaar maakt. Waterdamp in de middelste atmosfeer komt van twee bronnen:waterdamp van het aardoppervlak dat naar boven wordt getransporteerd, en methaan, een krachtig broeikasgas dat waterdamp produceert door chemische reacties in de middelste atmosfeer.

De studie wees uit dat de toename van methaan in de atmosfeer sinds het einde van de 19e eeuw de hoeveelheid waterdamp in de middelste atmosfeer aanzienlijk heeft verhoogd. Dit verdubbelde meer dan de hoeveelheid mesosferisch ijs die aanwezig was op de middelste breedtegraden van 1871 tot 2008, volgens de studie.

Mensen die op de middelste tot hoge breedtegraden wonen, hebben nu een goede kans om elke zomer meerdere keren nachtlichtende wolken te zien, aldus Lübken. In de 19de eeuw, ze waren waarschijnlijk maar eens in de paar decennia zichtbaar, hij zei.

"Het resultaat was nogal verrassend dat, Ja, op deze tijdschalen van 100 jaar, we zouden een grote verandering verwachten in de zichtbaarheid van wolken, ’ zei Lubken.