Geomagnetische Stürme zerstören die Ozonschicht der Erdatmosphäre
Geomagnetische Stürme zerstören die Ozonschicht der Erdatmosphäre
Anonim

Die geomagnetischen Stürme, die die Polarlichter verursachen – schöne grüne Lichtstreifen, die oft von den Polarregionen der Erde aus sichtbar sind – verursachen einen Ozonabbau in der Mesosphäre. Diese Erschöpfung könnte Auswirkungen auf den globalen Klimawandel haben, daher ist es wichtig, dieses Phänomen zu verstehen.

Nun hat eine Gruppe von Wissenschaftlern um Professor Yoshizumi Miyoshi von der Nagoya University (Japan) Beobachtungen, Analysen und ein tieferes Verständnis dieses Phänomens durchgeführt. Die Forschungsergebnisse werden in der Zeitschrift Nature's Scientific Reports veröffentlicht.

In der Magnetosphäre der Erde – der Region des Magnetfelds um die Erde – bleiben Elektronen von der Sonne gefangen. Die Wechselwirkung zwischen Elektronen und Plasmawellen kann dazu führen, dass eingeschlossene Elektronen entweichen und in die obere Erdatmosphäre (Thermosphäre) gelangen. Dieses Phänomen, das als Elektronenniederschlag bezeichnet wird, ist für das Einsetzen der Aurora verantwortlich. Neuere Studien zeigen jedoch, dass dieses Phänomen auch für die lokale Zerstörung der Ozonschicht in der Mesosphäre (unterhalb der Thermosphäre) verantwortlich ist und einen gewissen Einfluss auf unser Klima haben könnte.

Außerdem kann diese Zerstörung der Ozonschicht in der Mesosphäre gerade während der Polarlichter auftreten. Und obwohl Wissenschaftler Elektronenniederschlag im Zusammenhang mit Polarlichtern (Auroren) untersucht haben, konnte keiner von ihnen ausreichend herausfinden, wie sie die Zerstörung des mesosphärischen Ozons verursachen.

Professor Miyoshi und sein Team nutzten die Gelegenheit, diese Ansicht während eines gemäßigten geomagnetischen Sturms über der skandinavischen Halbinsel im Jahr 2017 zu ändern. Ihre Beobachtungen richteten sich auf "pulsierende Auroren" (PSA), eine Art schwacher Auroren. Möglich wurden ihre Beobachtungen durch koordinierte Experimente mit dem European Incoherent Scatter Radar (EISCAT) (in einer Höhe von 60 bis 120 km, wo die PSA ihren Ursprung hat), der japanischen Raumsonde Arase und einem Netzwerk von Allround-Kameras.

Die Arase-Daten zeigten, dass in der Magnetosphäre der Erde gefangene Elektronen einen weiten Energiebereich haben. Sie wiesen auch auf das Vorhandensein von Pferdewellen in diesem Bereich des Weltraums hin - einer Art elektromagnetischer Plasmawellen. Computersimulationen zeigten, dass Arace Plasmawellen beobachtete, die die Ablagerung dieser Elektronen in einem weiten Energiebereich verursachten, was mit den EISCAT-Beobachtungen in der Thermosphäre der Erde übereinstimmt.

Die Analyse der EISCAT-Daten zeigte, dass Elektronen in einem weiten Energiebereich, von wenigen keV (keV) bis MeV (Megaelektronenvolt), ausfallen und PSA verursachen. Diese Elektronen haben genug Energie, um unsere Atmosphäre bis in eine Höhe von weniger als 100 km bis zu einer Höhe von ~ 60 km zu durchdringen, in der mesosphärisches Ozon vorhanden ist. Tatsächlich haben Computersimulationen mit EISCAT-Daten gezeigt, dass diese Elektronen beim Eintritt in die Mesosphäre sofort lokales Ozon zerstören (um mehr als 10%).

Prof. Miyoshi erklärt: „PSA treten fast täglich auf, verteilen sich über große Gebiete und dauern stundenlang an. Daher kann der Ozonabbau durch diese Ereignisse erheblich sein.“

Über die größere Bedeutung dieser Ergebnisse spricht Professor Miyoshi weiter: "Dies ist nur eine separate Studie. Weitere statistische Studien sind erforderlich, um zu bestätigen, wie viel Ozonabbau in der mittleren Atmosphäre durch Elektronenablagerungen auftritt. Einfluss auf das moderne Leben".

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