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您可能认为气候变化导致气温升高。然而，最近的一项研究表明情况并非如此。过度使用化石燃料导致二氧化碳含量升高，导致大气上层迅速冷却。这似乎是个好消息，但实际上它将导致灾难性后果：从致命的极端天气到地球保护臭氧层的破坏，甚至卫星的潜在破坏。但二氧化碳如何冷却高层大气呢？较冷的高层大气如何导致这些破坏性的副作用？有什么办法可以阻止这种情况发生吗？

几十年来，气候学家一直怀疑，正如他们的气候模型预测的那样，随着二氧化碳水平上升和气候变化开始，上层大气将会变冷。然而，直到最近，科学家们才能够系统地测量高层大气的温度。最近的一项研究使用详细的卫星测量结果表明，高层大气确实正在冷却。这进一步证明了气候模型的准确性，这一点令人担忧，因为它们还预测了重大的气候变化。

但二氧化碳如何冷却高层大气呢？

要理解这一点，您需要了解温室效应如何使二氧化碳成为这样一个问题。二氧化碳对可见光是透明的，但会强烈吸收红外辐射并在此过程中升温。从太阳到达我们的大部分光都在可见光谱中，使其能够轻松穿过大气层。然后，这种光被地球表面吸收，从而加热它。但是当物体变热时，它们会以红外辐射的形式发射能量，而且它们越热，发射的红外辐射就越多。这就是热成像仪看到的光。然而，在行星尺度上，这些特性意味着来自太阳的可见光穿过大气层，被地球表面吸收，并以红外光的形式发射，而红外光被大气中的二氧化碳吸收，从而使大气变暖。

因此，大气中的二氧化碳越多，大气中保留的太阳辐射就越多，地球变暖的程度就越高（平均而言）。

但这仅适用于大气层的较低层。上层和下层大气的二氧化碳比例相同，但下层大气比上层大气密度大得多，使其能够吸收更多的能量。这意味着随着二氧化碳含量的增加，从地球表面发射到高层大气的红外辐射会减少。结果，高层大气变冷。事实上，它的冷却速度比低层大气变暖的速度还要快。按照目前的排放水平，科学家估计，一个世纪内高层大气的降温可能达到 7.5°C；而低层大气只会升温2.7°C。

当空气冷却时，它会收缩。因此，当大气上层冷却时，其厚度会显着减小。NASA的数据显示，在过去40年里，它的厚度已经减少了400米，而位于高层大气之上的中间层，在2002年至2019年间已经缩小了1,300米。增加大气上层和下层之间的温差也会导致两层混合更少。

这正在造成惊人的可怕后果，即空间碎片、臭氧层消耗和极端天气事件的风险增加。

让我们从太空碎片开始，因为这乍一看似乎是最神秘的。航天工业存在废物问题，这已不是什么秘密。旧的、不起作用的卫星和废弃的火箭部件被留在轨道上漂流。但轨道速度巨大，而且由于它们无法机动，这些空间碎片可能会以每小时数万英里的速度相互碰撞或与活动卫星相撞，摧毁它们并产生数百个新的超音速碎片。

通常，高层大气中的薄而脆弱的粒子与空间碎片相互作用，减慢其速度并导致其脱离轨道。但随着大气冷却和收缩，轨道阻力系数会降低，这意味着空间碎片在轨道上停留的时间更长，并且更有可能摧毁更多价值数百万美元的卫星。

但这是我们面临的最不重要的问题，因为较冷的高层大气也在破坏臭氧层。臭氧是氧气的一种形式，在世界各地的平流层中含量很高，可充当大气防晒霜，吸收致命的紫外线辐射。紫外线辐射对细胞和 DNA 极其有害，一些科学家认为，复杂生命能够在地球上进化的唯一原因是臭氧层保护了它。

问题是臭氧是一种不稳定的分子，许多物质很容易破坏它。这就是为什么我们过去在气雾剂和冰箱中使用的氯氟烃 (CFC) 在北极上空的臭氧层上造成了一个洞。幸运的是，禁止氟氯化碳的条约阻止了损害并帮助臭氧层恢复。但冷却高层大气也会破坏臭氧。事实上，仅在高层大气寒冷条件下形成的平流层云也会破坏臭氧。因此，随着气温下降，高层大气中会形成更多的云（尤其是在极地冬季），臭氧就会被破坏。这将导致（人类和动物）癌症发病率增加，破坏生态系统，并显着加速气候变化。

最后的残酷影响是更加极端的天气。正如我之前所说，随着大气上层和下层之间的温差增大，它们的混合就会减少。此外，二氧化碳的温室效应将更多的能量输送到低层大气中。这意味着天气有更多的能量和更少的空间来消散它。这将导致更多的极端天气事件，其持续时间将比我们迄今为止所见过的任何事件都要长。想象一下持续数周的热浪和干旱、突然长达一个月的暴风雪或疯狂的洪水比今天发生得更频繁。这种情况会对生态系统和人类造成巨大损害。

考虑到所有这些，高层大气将冷却 7.5°C，这一事实意味着这些影响将不可忽视。十几年后，我们将面临致命和破坏性的风暴，以及高层大气冷却造成的臭氧层新空洞。

既然我们知道高层大气正在冷却，这会导致什么灾难性后果，我们能做些什么来阻止它呢？只有一种解决方案：大幅减少碳排放。我们已经推迟了很多年，现在已经接近最后时刻了。问题是我们还能让这种情况持续多久？我们什么时候才能采取果断行动来拯救我们美丽的星球？