Глобальное потепление может нарушить работу коротковолновой радиосвязи

Исследователи из Университета Кюсю обнаружили, что повышение уровня CO₂ в атмосфере может привести к будущим сбоям в работе коротковолновой радиосвязи, включая системы управления воздушным движением, морскую связь и радиовещание.

Фото Земли с радиоволнами, изображёнными фиолетовым цветом, текущими по её поверхности. Волны HF и VHF проходят через ионосферу. Но явление под названием спорадический слой E может мешать этим частотам. Исследователи обнаружили, что по мере роста уровня CO₂ в атмосфере спорадический слой E может усиливаться, возникать на более низких высотах и сохраняться дольше ночью. Автор: Huixin Liu/Kyushu University

Хотя мы знаем, что повышение уровня CO₂ в атмосфере вызывает глобальное потепление на поверхности Земли, в ионосфере, расположенной на высоте 100 км над уровнем моря, происходит нечто иное. Там становится холоднее.

«Это охлаждение не означает, что всё хорошо. Оно уменьшает плотность воздуха в ионосфере и ускоряет циркуляцию ветров», — объясняет профессор Университета Кюсю Хуйсинь Лю, руководившая исследованием, опубликованным в Geophysical Research Letters. — «Эти изменения влияют на орбиты и срок службы спутников и космического мусора, а также нарушают радиосвязь через локальные мелкомасштабные плазменные неоднородности».

Одной из таких неоднородностей является «спорадический слой E» или «Es» — явление, при котором на высоте 90–120 км образуется плотный слой металлических ионов.

«Как следует из названия, Es возникают спорадически и их трудно предсказать. Однако, когда они возникают, они могут нарушать работу HF и VHF радиосвязи», — продолжает Лю. — «Наши результаты показали, что при высоком уровне CO₂ Es, как правило, становятся сильнее, возникают на более низких высотах и сохраняются дольше ночью».

Используя модель всей атмосферы, Лю и её команда разработали симуляции верхних слоёв атмосферы при двух различных концентрациях CO₂: при нормальной концентрации 315 ppm, а затем при 667 ppm (средний уровень атмосферного CO₂ в 2024 году составил 422,8 ppm). Затем они оценили изменения вертикальной конвергенции ионов (VIC), которая управляет Es.

Их симуляции показали, что при более высоких уровнях атмосферного CO₂ VIC усиливается по всему миру на высотах 100–120 км; горячие точки Es смещаются вниз примерно на 5 км; и их суточные паттерны меняются. Дальнейшее исследование показало, что эти изменения были вызваны более низкой плотностью атмосферы и ветровыми возмущениями.

«Эти результаты впервые показывают, как увеличение CO₂ влияет на возникновение Es, раскрывая новые представления о процессах межмасштабной связи между нейтральным воздухом и ионосферной плазмой. Другими словами, они показывают, как глобальные изменения, вызванные климатом, могут влиять на мелкомасштабные плазменные явления в космосе», — объясняет Лю.

«Учитывая наши выводы, телекоммуникационной отрасли потребуется разработать долгосрочное видение, учитывающее влияние глобального потепления и изменения климата на её будущую деятельность. Глобальное потепление затрагивает не только Землю, но и распространяется далеко в космос».

Больше информации: Farhan Naufal Rifqi et al, How Does Increasing CO₂Concentration Affect the Ionospheric Sporadic‐E Formation?, Geophysical Research Letters (2025). DOI: 10.1029/2025gl117911

Источник: Kyushu University