Wie steigende CO2-Werte Weltraumstürme beeinflussen könnten

LONDON (IT BOLTWISE) – Neue Forschungen zeigen, dass steigende CO2-Konzentrationen in der oberen Atmosphäre die Auswirkungen geomagnetischer Stürme auf die Erde verändern könnten. Dies hat potenziell weitreichende Folgen für die zahlreichen Satelliten, die unseren Planeten umkreisen.

Die steigenden Konzentrationen von Kohlendioxid in der oberen Atmosphäre könnten die Art und Weise verändern, wie geomagnetische Stürme die Erde beeinflussen. Dies könnte erhebliche Auswirkungen auf die zahlreichen Satelliten haben, die unseren Planeten umkreisen. Geomagnetische Stürme, die durch massive Ausbrüche geladener Teilchen von der Sonnenoberfläche verursacht werden, stellen eine wachsende Herausforderung für unsere technologisch abhängige Gesellschaft dar. Diese Stürme erhöhen vorübergehend die Dichte der oberen Atmosphäre und damit den Widerstand, dem Satelliten ausgesetzt sind, was ihre Geschwindigkeit, Höhe und Betriebsdauer beeinflusst.

Eine neue Studie, die von Wissenschaftlern des National Center for Atmospheric Research (NCAR) der US-amerikanischen National Science Foundation geleitet wurde, hat mit einem fortschrittlichen Computermodell festgestellt, dass die Dichte der oberen Atmosphäre bei einem zukünftigen geomagnetischen Sturm niedriger sein wird als bei einem gleich starken Sturm in der Gegenwart. Dies liegt daran, dass die Basisdichte niedriger sein wird und zukünftige Stürme sie nicht auf so hohe Werte ansteigen lassen werden wie derzeitige Stürme. Allerdings wird der relative Anstieg der Dichte während eines mehrtägigen Sturms in der Zukunft größer sein.

„Die Art und Weise, wie die Energie der Sonne die Atmosphäre beeinflusst, wird sich in Zukunft ändern, weil die Hintergrunddichte der Atmosphäre anders ist und das eine andere Reaktion hervorruft“, sagte Nicolas Pedatella, Wissenschaftler am NCAR und Hauptautor der Studie. Für die Satellitenindustrie ist dies eine besonders wichtige Frage, da Satelliten für spezifische atmosphärische Bedingungen ausgelegt werden müssen. Die Studie, die in Zusammenarbeit mit der Kyushu University in Japan durchgeführt wurde, wurde in den Geophysical Research Letters veröffentlicht.

Im Gegensatz zur unteren Atmosphäre, die sich mit den Emissionen von Kohlendioxid erwärmt, wird die obere Atmosphäre kälter. Dies liegt an den unterschiedlichen Auswirkungen von Kohlendioxid: Anstatt Wärme an nahegelegene Moleküle in der relativ dichten Luft nahe der Erdoberfläche zu absorbieren und wieder abzugeben, gibt Kohlendioxid die Wärme in großen Höhen, wo die Luft viel dünner ist, in den Weltraum ab. Frühere Studien haben geschätzt, in welchem Ausmaß steigende Kohlendioxid- und andere Treibhausgaswerte zu einer Abnahme der neutralen Dichte der oberen Atmosphäre führen werden.

Die Forscher konzentrierten sich auf den geomagnetischen Supersturm vom 10. bis 11. Mai 2024, als eine Reihe mächtiger solare Störungen, bekannt als koronale Massenauswürfe, die Erdatmosphäre trafen. Sie analysierten, wie die Atmosphäre auf denselben Sturm im Jahr 2016 und in drei zukünftigen Jahren reagieren würde, die jeweils um das Minimum des 11-jährigen Sonnenzyklus auftreten werden (2040, 2061 und 2084). Um die Analyse durchzuführen, nutzten sie ein auf dem NCAR basierendes Modellsystem, das Community Earth System Model Whole Atmosphere Community Climate Model mit Thermosphere-Ionosphere eXtension, das die gesamte Atmosphäre von der Erdoberfläche bis zur oberen Thermosphäre simuliert.

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