تقدم ظاهرة الاحتباس الحراري لا يقتصر الأمر على ملاحظة التغيرات في الغلاف الجوي العلوي الناتجة عن زيادة ثاني أكسيد الكربون (CO2) وقد يؤدي هذا إلى ظهور إشارات غير مستقرة أكثر بالنسبة للراديو وبعض الاتصالات التي تمر عبر طبقة الأيونوسفير.
تحقيق بقيادة جامعة كيوشو يشير ذلك إلى تأثير غير بديهي: فبينما يسخن ثاني أكسيد الكربون على السطح، في الأينوسفير الغلاف الأيوني إنه يبرد. هذا التبريد يعدل كثافة الهواء ودوران الرياح على ارتفاع حوالي 100 كيلومتر، وهو مزيج من يعزز عدم انتظام البلازما قادرة على تعطيل الاتصالات الفضائية واللاسلكية.
ما وجدته الدراسة
استخدم الفريق نموذجًا جويًا كاملاً لمقارنة السيناريوهين: 315 جزء في المليون من ثاني أكسيد الكربون (مرجع تاريخي) مقابل. 667 جزء في المليون (توقعات انبعاثات عالية). وللمرجع، كان المتوسط المسجل في عام 2024 حوالي 422,8 جزء في المليون، وفقًا للسلسلة الأخيرة.
ركز الباحثون على التقارب الأيوني الرأسي (VIC)، وهي عملية رئيسية في تكوين الطبقة المتفرقة E. مع التركيزات الأعلى من ثاني أكسيد الكربون، أظهر النموذج الزيادة العالمية في VIC بين 100 و 120 كم- انخفاض في نقاط النشاط الأقصى بحوالي 5 كم وتغيرات في الأنماط اليومية للحدوث.
تعزو المحاكاة هذه الاختلافات إلى انخفاض كثافة الغلاف الجوي وقد لوحظت بالفعل تغيرات في دوران الرياح ناتجة عن تبريد الغلاف الأيوني. نُشرت هذه النتائج في خطابات البحوث الجيوفيزيائية، تقدم إحدى القطع الأولى من الأدلة على كيفية تغير المناخ يمكن أن تؤثر على ظواهر البلازما على نطاق صغير.
ما هي طبقة Es ولماذا هي مهمة؟
ما يسمى ب طبقة E المتفرقة (Es) هو عبارة عن تراكم كثيف من الأيونات المعدنية التي تظهر بشكل غير منتظم بين ارتفاع 90 و 120 كمطبيعتها المتقطعة تجعل من الصعب التنبؤ بها، ولكن عندما تتشكل يمكن تتداخل مع الاتصالات ذات التردد العالي (HF) والتردد العالي جدًا (VHF).
وفقًا للدراسة، مع المستويات العالية من ثاني أكسيد الكربون، يميل Es إلى تكثيف، لإظهار أنفسهم ل ارتفاع أقل يا تستمر طوال الليلويؤدي هذا الوضع إلى زيادة احتمالية حدوث تشوهات وانقطاعات في الروابط التي تعتمد على الانعكاسات أو المرور عبر طبقة الأيونوسفير.
التأثير المحتمل على عمليات الراديو والأقمار الصناعية
يمكن أن تؤدي اضطرابات الغلاف الأيوني إلى حدوث نوبات من التلاشي والتأخير وتغييرات المسار للإشارات. وهذا يؤثر على الخدمات التي تتطلب انتشارًا مستقرًا.
- الطيران ومراقبة الحركة الجوية: وصلات HF طويلة المدى والاتصالات الاحتياطية على الطرق المحيطية.
- الملاحة البحرية: شبكات الاتصالات VHF والسلامة والإنقاذ.
- خدمات البث والخدمات الحرجة: التدخلات المحتملة في التردد العالي/التردد العالي جدًا وفي عمليات الطوارئ.
- البيئة المكانية القريبة: التغيرات في الكثافة العالية للغلاف الجوي والتي تؤثر مدارات الأقمار الصناعية وعمرها الافتراضي بالفعل تطور الحطام الفضائي.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تسبب عدم انتظام البلازما إشارات أكثر ضوضاءً في بعض السيناريوهات، يشكل ذلك تحديًا إضافيًا للأنظمة التي تعبر الغلاف الأيوني.
مفاتيح لإسبانيا وأوروبا
في السياق الأوروبي، فإن التقطع الأكبر في طبقات Es من شأنه أن يكون له آثار على الاتصالات، وإدارة الحركة الجوية والخدمات البحرية. إسبانيا، نظرًا لموقعها بين المحيط الأطلسي والبحر الأبيض المتوسط وأهمية المجال الجوي لشبه الجزيرة وجزر الكناريواستفادت من تعزيز مراقبة الغلاف الأيوني المرتبطة باتصالات الأمن.
بالنسبة للمشغلين ومراكز التحكم وشبكات البحث، فإن إمكانية الوصول إلى التوقعات التشغيلية من الغلاف الأيوني، والتكرارات التكنولوجية (النطاقات البديلة والطرق الاحتياطية) و بروتوكولات التبديل التي تعمل على تقليل التدهور المؤقت في الخدمة.
تدابير التخفيف والاستعداد
يمكن أن يتكامل التخطيط طويل الأمد شبكات استشعار الأيونوسفيرونماذج استيعاب البيانات وأدوات الإنذار المبكر التي تقدم تقارير عن فترات الخطر الأعلى للانتشار.
- المراقبة المستمرة: عمليات المسح الأيونوسفيري وملاحظات النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية للكشف عن المخالفات.
- تصميم مرن: الهوائيات وأجهزة الاستقبال مع التخفيف من التداخل واستراتيجيات التخفيف من التداخل الترددات البديلة.
- التنسيق المؤسسي: التعاون بين وكالات الفضاء والطيران والبحرية لوضع بروتوكولات مشتركة.
والهدف من ذلك هو تقليل التعرض لمنع حدوث حالات التدهور والحفاظ على استمرارية الخدمة عندما تصبح طبقة الأيونوسفير أكثر تقلبًا.
سياق المناخ: البيانات التي تساعد على فهم التغيير
لا سيجون وكالة ناساثاني أكسيد الكربون هو غازات الاحتباس الحراري التي تحتفظ بالحرارة والتي زاد تركيزها الجوي بحوالي 50% في أقل من قرنين من الزمان، ويرجع ذلك أساسًا إلى استخدام الوقود الأحفوري.
أن ثاني أكسيد الكربون يأتي من الاستخلاص والاحتراق من الفحم والنفط والغاز، بالإضافة إلى حرائق الغابات والمصادر الطبيعية مثل الانفجارات البركانية. الدورات الموسمية للطقس البناء الضوئي إنهم يغيرون مستواهم سنة بعد سنة.
ما يسلط الضوء عليه عمل كيوشو هو أن تغير المناخ لا يبقى على السطح: يصل إلى الغلاف الجوي العلوي ويعدل الظروف المادية التي تدعم الاتصالات الحديثة.
تشير مجموعة الأدلة إلى أنه مع زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون، سوف تزداد التغيرات الأيونوسفيرية ترتبط طبقات الأرض بـ Es، مع التأثيرات المحتملة على الراديو والروابط الحرجة وإدارة الأقمار الصناعية؛ وهو سيناريو يتطلب المراقبة العلمية والإعداد الفني في إسبانيا وفي جميع أنحاء أوروبا.
