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太空飞行对地球大气的影响
I.序言中的新空间技术和轨道上的商业机会导致了一个成倍增长且快速变化的全球空间行业。火箭发射并重新进入卫星和上层阶段，将气体和气溶胶散发到从地球表面到低地轨道的大气中的每一层。这些排放可能影响气候，臭氧水平，中层云彩，地面天文学和热层/电离层组成。空间行业的增长率令人印象深刻：发射和重新进入质量通量最近大约每三年增加一倍（Lawrence等，2022）。太空活动将继续增加到2040年的数量级（Ambrosio and Linares，2024年）。空间行业正在由大型低地轨道（LEO）卫星星座进行转换，因此到2040年计划的系统将需要每年推出10,000多颗卫星，并将其处置到大气中。由液态天然气（LNG）燃料发动机提供动力的重型升力火箭将在2040年到2040年（Dominguez等，2024）主导。空间行业排放到大气的范围和特征正在从根本上增长和变化（Shutler等，2022）。估计发射和再入气溶胶排放量表明，许多计划的大型LEO星座将需要从当前的3,500 Tyr -1增加到30,000 Tyr -1到2040年的发射吨位（Shutler等人，2022年）。火箭燃烧的排放将随着有效载荷而增加。努力。从汽化的空间碎片和用过的火箭阶段回归的排放量将从目前的每年1,000吨增加到每年30,000吨以上（Shulz and Glassmeier 2021）。到2040年，进入平流层的发射和再入颗粒物（黑碳和金属氧化物）排放的总全局通量将与自然的气象背景通量相媲美。这些估计值不包括新轨道中新空间系统的不确定但可能有重要的发射要求，例如Meo（中等地球轨道）和地理赤道轨道（地球赤道轨道），也可能是月球或火星探索的积极进程。面对太空飞行排放的构成和化学差距，发射和重新进入的排放率正在发生。对大型LNG火箭的排放和影响知之甚少。最近发现，构成天然平流层硫酸盐层的10％的颗粒中已经存在了重新进入空间碎屑的金属，这强调了迫切需要了解重新进入的即将到来的数量级如何影响大气（Murphy等人，2023年）。显而易见的是，总体上缺乏评估未来太空排放影响所需的科学和工程模型，工具和数据。小组确定了对现象的基本科学理解的关键差距，包括建模技术和知识差距：应对这些日益严重的关注，在2021年，Surendra P. Sharma博士，NASA AMES研究中心，组织和领导多机构工作组（Martin Ross博士，航空航天公司Martin Ross博士； Karen Rosenlof博士； Karen Rosenlof博士，NOAA/CSL，NOAA/CSL（NOAA/CSL）科罗拉多州哥伦比亚大学的Kostas Tsigaridis；
太空飞行对地球大气的影响
I. 序言 新的太空技术和轨道商业机会催生了全球航天产业的指数级增长和快速变化。火箭发射、卫星再入和上级火箭将气体和气溶胶排放到从地球表面到低地球轨道的每一层大气层中。这些排放可能会影响气候、臭氧水平、中层云量、地面天文学以及热层/电离层成分。航天产业的增长速度令人印象深刻：发射和再入质量通量最近每三年翻一番（Lawrence 等人，2022 年）。根据行业预测，到 2040 年，太空活动将继续增加至少一个数量级（Ambrosio 和 Linares，2024 年）。大型低地球轨道 (LEO) 卫星星座正在改变航天产业，因此到 2040 年，计划中的系统每年将需要发射和处置超过 10,000 颗卫星到大气层中。到 2040 年，以液化天然气 (LNG) 燃料发动机为动力的重型运载火箭预计将成为发射活动的主导 (Dominguez 等人，2024)。航天工业向大气排放的范围和性质正在急剧增长和变化 (Shutler 等人，2022)。发射和再入气溶胶排放量估计表明，到 2040 年，许多计划中的大型低地球轨道星座将需要将发射吨位从目前的 3,500 tyr -1 增加到 30,000 tyr -1 以上 (Shutler 等人，2022)。火箭燃烧排放量将与有效载荷同步增加。蒸发空间碎片和废火箭级的再入排放量将从目前的每年 1,000 吨增加到每年 30,000 吨以上 (Shulz 和 Glassmeier 2021)。到 2040 年，全球发射和再入大气层颗粒物（黑碳和金属氧化物）排放到平流层的总通量将与自然陨石背景通量相当。这些估计不包括不确定但可能很重要的发射要求，例如 MEO（中地球轨道）和 GEO（地球静止赤道轨道）等轨道上的新太空系统或积极的月球或火星探索计划。发射和再入大气层排放量的上升是在人们对航天排放的成分和化学成分存在广泛知识缺口的情况下发生的。人们对大型液化天然气火箭的排放和影响知之甚少。最近发现，重返大气层的太空碎片中的金属已经存在于构成天然平流层硫酸盐层的 10% 颗粒中，这强调了迫切需要了解未来重返大气层数量级的增加将如何影响大气（Murphy 等人，2023 年）。显然，总体上缺乏评估未来航天排放影响所需的科学和工程模型、工具和数据。知识差距：为了应对这些日益增长的担忧，2021 年，Surendra P. 博士美国宇航局艾姆斯研究中心的 Sharma 组织并领导了一个多机构工作组（航空航天公司的 Martin Ross 博士、NOAA/CSL（美国国家海洋和大气管理局/化学科学实验室）的 Karen Rosenlof 博士、科罗拉多大学 NOAA CSL 化学与气候过程组的 Chris Maloney 教授、哥伦比亚大学的 Kostas Tsigaridis 以及 GISS/NASA（戈达德空间研究中心/美国国家航空航天局）的 Gavin Schmidt 博士），在美国宇航局内部资金（地球科学部）的支持下，分析了预测发射和再入排放全球影响的模型的有效性和可信度，以及可用于验证这些模型的数据。该小组确定了对该现象的基本科学理解方面的关键差距，包括建模技术和
光链路运行的大气特征和预报
– 奥地利空间局 (ASA)/奥地利。 – 比利时科学政策办公室 (BELSPO)/比利时。 – 中央机械制造研究院 (TsNIIMash)/俄罗斯联邦。 – 中国卫星发射和跟踪控制总院、北京跟踪和通信技术研究所 (CLTC/BITTT)/中国。 – 中国科学院 (CAS)/中国。 – 中国空间技术研究院 (CAST)/中国。 – 英联邦科学与工业研究组织 (CSIRO)/澳大利亚。 – 丹麦国家空间中心 (DNSC)/丹麦。 – 航空航天科学和技术部 (DCTA)/巴西。 – 电子和电信研究所 (ETRI)/韩国。 – 欧洲气象卫星应用组织 (EUMETSAT)/欧洲。 – 欧洲通信卫星组织 (EUTELSAT)/欧洲。 – 地理信息和空间技术发展局 (GISTDA)/泰国。 – 希腊国家空间委员会 (HNSC)/希腊。 – 希腊空间局 (HSA)/希腊。 – 印度空间研究组织 (ISRO)/印度。 – 空间研究所 (IKI)/俄罗斯联邦。 – 韩国航空宇宙研究院 (KARI)/韩国。 – 通信部 (MOC)/以色列。 – 穆罕默德·本·拉希德航天中心 (MBRSC)/阿拉伯联合酋长国。 – 国家信息和通信技术研究所 (NICT)/日本。 – 国家海洋和大气管理局 (NOAA)/美国。 – 哈萨克斯坦共和国国家空间局 (NSARK)/哈萨克斯坦。 – 国家空间组织 (NSPO)/中国台北。 – 海军空间技术中心 (NCST)/美国。 – 荷兰空间办公室 (NSO)/荷兰。 – 粒子与核物理研究所 (KFKI)/匈牙利。 – 土耳其科学技术研究理事会 (TUBITAK)/土耳其。 – 南非国家空间局 (SANSA)/南非共和国。 – 空间与高层大气研究委员会 (SUPARCO)/巴基斯坦。 – 瑞典空间公司 (SSC)/瑞典。 – 瑞士空间办公室 (SSO)/瑞士。 – 美国地质调查局 (USGS)/美国。
朝向大气甲烷去除的研究议程
图1化石燃料，农业和废物占全球甲烷（CH 4）来源（左图）的60％，其余的来自自然来源。建立了良好的方法，以减少其来源（中心面板）的人为甲烷排放的方法可能不足以限制近期变暖。提出的用于潜在从大气中去除甲烷的技术，主要是通过加速其转换为CO 2（右图），包括甲烷反应堆，甲烷浓缩器，表面处理，生态系统摄取增强和大气氧化的增强。
大气去除技术的成本和关键杠杆点
本文确定并评估了大气去除技术的创新和采用的成本和关键杠杆点。虽然某些甲烷去除技术的特定成分相对发达（例如，用于甲烷氧化的光催化），但整体上，大气中的甲烷去除技术仍处于发育的早期阶段。这些技术在其未来的绩效和可扩展性以及社会，政治和市场接受方面面临着广泛的不确定性。直接从大气中去除甲烷的挑战是很大的。当前甲烷的平均大气浓度为1.9份百万（PPM），比二氧化碳（CO 2）低200倍（Friedlingstein等，2022； Saunois等，2020）。与其他早期技术一样，存在有限的数据来评估或预测甲烷去除技术的未来性能。此外，没有一种技术显然是主导的，并且性能会取决于技术类型和甲烷浓度。因此，不确定这些技术将在解决气候危机中发挥作用。
气候变化评估的新热应力指数
通过降水加热诱导海洋上的正均匀PPE异常，从而导致能量下降到扰动动能（PKE）和大规模的异常气旋。对于NAT 1，三极降水异常会导致三极PPE异常。发生异常的能量转化，在PPE异常梯度很大的情况下，由热风关系得出的能量平衡来解释。PKE在15 8和50 8 N（25 8和75 8 N）左右增加（减少），在亚热带和亚极区域形成异常的反气旋和旋风，分别是北大西洋振荡（NAO）。NAT 2和AMO 2的反向保持。作为海洋模式的阶段交替，依次诱导Nau 2，Nao 2，Nau 1和Nao 1。在多年循环中，累积的能量过程与延迟效应有关，而NAU和NAO之间的方差解释差异归因于反馈机制。
CMIP6中的大气云辐射加热及其对表面变暖的反应
摘要。云 - 放射相互作用是地球气候及其对变化的敏感性的关键。尽管已经详细研究了它们对地球能源预算的影响，但尽管对大气行星的重要性，但它们对大气温度的影响很少受到关注，因此对于区域气候和天气而言。在这里，我们介绍了20 CMIP6（气候模型对比项目的6阶段）模型中大气中垂直分辨的云辐射加热的第一个系统评估，包括与基于卫星的估计值进行比较。我们的分析突出显示了对流层和上部上层和上部的云辐射加热的模型差异以及与云冰过程有关的不确定性。它还说明了我们观察云辐射加热的能力的局限性。毫不奇怪，云辐射加热对表面变暖的反应也不确定。然而，在对流层上的上部，通过当今加热的向上移动可以很好地预测，我们表明，这是由于对流层上层的云辐射加热是空气温度的函数，因此与表面温度脱钩。我们的结果对上流层云的辐射加热具有三个重要含义：它们为其对变暖的反应建立了一个新的无效假设，提供了基于物理学的预测基于当今的观察结果，对其对变暖的反应进行了预测，并强调需要通过将其在当今的气候模拟中改善其代表性，并通过将其组合为obs obs obs the sats-sc sc kmsovecomcycompycioncycompycomesconcycompycompicconconcycompicconconcycompicconconcycompicconconcycompicconconcycompicconconcycomcissing and sat。
火星大气氢和氘
火星的水历史是理解类似地球的行星进化的基础。水作为原子逸出到空间，氢原子的逃逸速度比氘升高，使剩余的D/H比增加了。目前的比率反映了火星总损失。观察火星大气和挥发性进化（Maven）和哈勃太空望远镜（HST）航天器可为H和D提供原子密度，并为H和D的逃生速率。在观察到的每个火星年份附近的大幅增长都与水蒸气的强烈上升相稳定。 短期变化还需要进行热逃逸之外的过程，这可能来自大气动力学和超热原子。 包括从热原子中逃脱的，H和D迅速逃脱，逃生通量受到较低大气的重新调整的限制。 在此范式中，逃脱了水，逃脱原子的D/H比由上升的水蒸气和大气动力学来确定，而不是原子逃生的具体细节。观察火星大气和挥发性进化（Maven）和哈勃太空望远镜（HST）航天器可为H和D提供原子密度，并为H和D的逃生速率。在观察到的每个火星年份附近的大幅增长都与水蒸气的强烈上升相稳定。短期变化还需要进行热逃逸之外的过程，这可能来自大气动力学和超热原子。包括从热原子中逃脱的，H和D迅速逃脱，逃生通量受到较低大气的重新调整的限制。在此范式中，逃脱了水，逃脱原子的D/H比由上升的水蒸气和大气动力学来确定，而不是原子逃生的具体细节。
气候，气氛 +海洋
气候，大气和海洋令人着迷，这是应对诸如气候变化，空气污染，准确的天气预测以及海洋脱氧和酸化等持续和未来挑战的关键。气氛和海洋动态控制着我们的日常天气和气候变化的区域表现。大气化学使我们能够了解空气污染，温室预算和臭氧消耗。生物学和化学塑造了地球的碳和营养预算。了解冰盖的演变涉及冰流的动力学，但也与海洋和大气相互作用。对过去气候的研究揭示了地球气候动态的复杂性，并告知我们对现代气候变化的理解。该集中入兴领域的学生将了解理论，观察和建模，同时还从事动手活动，例如分析天气和气候数据或在海洋巡游中航行以收集新样本。完成此集中注意力的学生将在气候系统中发展对复杂过程的理解，这也可以为新技术和政策的含义提供信息。
火星大气中HCl，H2O，气溶胶和温度之间的关系：2。定量相关
摘要在火星大气中检测氯化氢（HCL）是Exomars痕量气轨道（TGO）任务的主要目标之一。使用大气化学套件中红外通道（ACS MIR）发现其发现的季节性独特，并可能与灰尘活动联系起来。本文是一项研究的第2部分，该研究通过比较用TGO与MARS气候声音（MCS）测量的TGO与灰尘和水冰不相处进行比较，研究了HCL和气溶胶之间的联系。在第1部分中，我们显示并比较了HCl，水蒸气，温度，粉尘不透明度和水冰不透明度的季节性演变，整个Mars年34 - 36年（太阳纵向180°–360°）34-36岁。在第2部分中，我们研究了每个数量和臭氧之间垂直分布的定量相关性。我们表明，HCl和水蒸气之间存在很强的正相关，这是由于HCl与水蒸气光解产品反应时HCl的快速光化学生产速率所致。我们还显示出水蒸气和温度之间的正相关性，但无法显示温度与HCl之间的任何相关性。灰尘和水冰的不透明与灰尘和水蒸气之间存在弱相关性，但灰尘和HCL之间的相关性仅相关。我们讨论了可能的来源和下沉，鉴于分布式间隔，HCl和水冰之间的相互作用最有可能。