מחקר: גלי רדיו מדווחים על שינויי אקלים

פרופ' קולין פרייס, חוקר מאוניברסיטת תל אביב פיתח שיטה יעילה ונוחה למדידת שינויים באקלים

היונוספרה, מהשכבות העליונות באטמוספרה של כדור הארץ, קיבלה את שמה מתהליכי היינון המתרחשים בה בהשפעת קרינת השמש. כתוצאה מהיינון יש בשכבה זו כמות גדולה של מטענים חשמליים, שמשמשת את האדם להעברת תקשורת – לדוגמה באמצעות גלי רדיו. לאחרונה גילה פרופ' קולין פרייס מהחוג לגיאופיזיקה ומדעים אטמוספריים ופלנטריים באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף עם הדוקטורנט שלו ישראל סילבר, כי גלי רדיו המוחזרים מהיונוספרה לאדמה יכולים גם לספק לנו מידע חשוב על שינויי האקלים המתרחשים באטמוספרה.

המחקר מראה שעוצמת אותות הרדיו על פני הקרקע משקפת באופן אמין את השינויים בטמפרטורה של האטמוספרה העליונה. פרופ' פרייס וקבוצת המחקר שלו הציבו על הקרקע אנטנות רדיו רגילות, ומדדו באמצעותן גלי רדיו המשודרים על ידי משדרי ניווט בכל העולם. אחר כך הם בחנו את עוצמתם של אותות הרדיו הללו מול נתונים על שינויי טמפרטורה באטמוספירה, וגילו תופעה מעניינת: מתברר ששינויי טמפרטורה בשכבות הגבוהות של האטמוספרה, הנגרמים על ידי עודף גזי חממה, מביאים לספיגה גבוהה יותר של גלי הרדיו, ובכך מחלישים את האותות המגיעים לקרקע. המסקנה: אותות רדיו חלשים יותר מעידים על שינויים גוברים באקלים – גם בחלקה העליון של האטמוספרה.

לדברי פרופ' פרייס, מדובר בשיטת מדידה קלה ויעילה, עם עלויות נמוכות, שיכולה לתרום רבות למעקב המתמשך אחר שינויי אקלים בעולם. המחקר התפרסם לאחרונה בכתב העת המדעי Journal of Geophysical Research.

כדור הארץ מתחמם, האטמוספרה העליונה מתקררת
גזי החממה המצטברים באטמוספרה יוצרים מעין 'שמיכה' שמונעת את בריחת החום לחלל, כולאת אותו בסמוך לקרקע, וגורמת לתופעה המוכרת כהתחממות כדור הארץ. אך אותם גזי חממה, כשהם מגיעים לשכבות העליונות של האטמוספרה, יוצרים דווקא אפקט של קירור.

"כאשר שכבת היונוספרה מתקררת, היא מתכווצת ויורדת אל אזורים בעלי צפיפות אוויר גבוהה יותר באטמוספרה, וכך נוצרת באזורים אלה ספיגה גבוהה יותר של גלי רדיו,"
מסביר פרופ' פרייס. "במחקר שלנו אספנו נתוני לוויינים על הטמפרטורה בשכבות הגבוהות, ובדקנו אותם מול מדידות של עוצמת גלי רדיו שערכנו על פני הקרקע. מצאנו מתאם ברור ועקבי לאורך זמן: ככל שהאטמוספירה העליונה התקררה, גלי הרדיו נחלשו."

שיטת המדידה החדשה תאפשר לחוקרים לגשר על פער מוכר במדידת שינויי הטמפרטורה בשכבות הגבוהות של האטמוספרה. עד היום הם ידעו להסביר רק 70%-60% מהתנודות – אותם שינויים הנגרמים ישירות על ידי קרינת השמש. כעת, בעזרת הפיתוח החדש, הם יוכלו לאתר ולהבין 95% מהשינויים הללו.

מנטרים את השינויים
שיטת המדידה החדשה מהווה תוספת חשובה לטכניקות הקיימות לניטור שינויי אקלים בעולם. יתרה מכך: היא מאפשרת מעקב רציף, באמצעות ציוד נגיש שאינו יקר. ומכיוון ששינויי הטמפרטורה באטמוספרה העליונה גדולים פי 10 מאלה שעל פני הקרקע, קל יותר לעקוב אחריהם.

"עד היום התקשינו מאוד לחקור את היונוספרה – שהיא גבוהה מדי עבור מטוסים ובלוני מזג אוויר, אך נמוכה מדי בשביל לוויינים," מסכם פרופ' פרייס. "כעת, בעזרת השיטה שפיתחנו, נוכל להפיק מידע חדש ורב, ולחקור שינויים בטווח הקצר והארוך, כמו למשל השפעתן של סופות שמש וסערות ברקים על השכבות העליונות של האטמוספרה."