Ökad vattenånga i jordens atmosfär på grund av mänskliga aktiviteter gör skimrande höghöjdsmoln mer synliga, finner en ny studie. Resultaten tyder på att dessa konstiga men allt vanligare moln som bara ses på sommarnätter är en indikator på klimatförändringar orsakade av människor, enligt studiens författare.

Noctilucent, eller nattsken, moln är de högsta molnen i jordens atmosfär. De bildas i mellanatmosfären, eller mesosfären, ungefär 80 kilometer (50 miles) över jordens yta. Molnen bildas när vattenånga fryser runt dammfläckar från inkommande meteorer. Se en video om nattlysande moln här.

Människor observerade först nattlysande moln 1885, efter utbrottet av vulkanen Krakatoa i Indonesien spydde ut enorma mängder vattenånga i luften. Iakttagelser av molnen blev vanligare under 1900-talet, och på 1990-talet började forskare undra om klimatförändringarna gjorde dem mer synliga.

I en ny studie, forskare använde satellitobservationer och klimatmodeller för att simulera hur effekterna av ökade växthusgaser från förbränning av fossila bränslen har bidragit till nattlysande molnbildning under de senaste 150 åren. Utvinning och förbränning av fossila bränslen ger koldioxid, metan och vattenånga in i atmosfären, som alla är växthusgaser.

Studiens resultat tyder på att metanutsläpp har ökat koncentrationerna av vattenånga i mesosfären med cirka 40 procent sedan slutet av 1800-talet, vilket har mer än fördubblat mängden is som bildas i mesosfären. De drar slutsatsen att mänskliga aktiviteter är huvudorsaken till att nattljusmoln är betydligt mer synliga nu än de var för 150 år sedan.

"Vi spekulerar i att molnen alltid har funnits där, men chansen att se en var mycket, väldigt fattig, i historisk tid, sa Franz-Josef Lübken, en atmosfärisk forskare vid Leibniz Institute of Atmospheric Physics i Kühlungsborn, Tyskland och huvudförfattare till den nya studien i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift från American Geophysical Union.

Resultaten tyder på att nattlysande moln är ett tecken på att klimatförändringar orsakade av människor påverkar mellanatmosfären, enligt författarna. Vare sig tjockare, mer synliga nattlysande moln kan själva påverka jordens klimat är föremål för framtida forskning, sa Lübken.

"Våra metanutsläpp påverkar atmosfären utöver bara temperaturförändringar och kemisk sammansättning, " sa Ilissa Seroka, en atmosfärisk forskare vid Environmental Defense Fund i Washington, D.C. som inte var kopplad till den nya studien. "Vi upptäcker nu ett distinkt svar i moln."

Studerar molnbildning över tid

Förhållandena måste vara lagom för att nattlysande moln ska synas. Molnen kan bara bildas på medelhöga till höga breddgrader på sommaren, när mesosfäriska temperaturer är tillräckligt kalla för att iskristaller ska bildas. Och de är bara synliga i gryning och skymning, när solen lyser upp dem under horisonten.

Människor har injicerat enorma mängder växthusgaser i atmosfären genom att förbränna fossila bränslen sedan starten av industriperioden för 150 år sedan. Forskare har undrat vilken effekt, om någon, detta har haft på mellanatmosfären och bildandet av nattlysande moln.

I den nya studien, Lübken och kollegor körde datorsimuleringar för att modellera det norra halvklotets atmosfär och nattlysande moln från 1871 till 2008. De ville simulera effekterna av ökade växthusgaser, inklusive vattenånga, på nattlysande molnbildning under denna tidsperiod.

Forskarna fann att närvaron av nattlysande moln fluktuerar från år till år och till och med från decennium till decennium, beroende på atmosfäriska förhållanden och solcykeln. Men under hela studietiden, molnen har blivit betydligt mer synliga.

Anledningarna till denna ökade synlighet var överraskande, enligt Lübken. Koldioxid värmer jordens yta och den nedre delen av atmosfären, men kyler faktiskt mellanatmosfären där nattlysande moln bildas. I teorin, denna kyleffekt bör göra att nattlyssnande moln bildas lättare.

Men studiens resultat visade att ökande koldioxidkoncentrationer sedan slutet av 1800-talet inte har gjort nattlysande moln mer synliga. Det verkar kontraintuitivt, men när mellanatmosfären blir kallare, fler ispartiklar bildas men de är mindre och därför svårare att se, Lübken förklarade.

"Att hålla vattenångan konstant och göra det bara kallare betyder att vi skulle se mindre ispartiklar, " han sa.

Tvärtom, studien fann att mer vattenånga i mitten av atmosfären gör iskristaller större och nattliga moln mer synliga. Vattenånga i mellanatmosfären kommer från två källor:vattenånga från jordens yta som transporteras uppåt, och metan, en potent växthusgas som producerar vattenånga genom kemiska reaktioner i mellanatmosfären.

Studien fann att ökningen av atmosfärisk metan sedan slutet av 1800-talet avsevärt har ökat mängden vattenånga i mellanatmosfären. Detta mer än fördubblade mängden mesosfärisk is på mitten av breddgraderna från 1871 till 2008, enligt studien.

Människor som bor på mitten till höga breddgrader har nu en god chans att se nattlyssnande moln flera gånger varje sommar, sa Lübken. På 1800-talet, de var förmodligen bara synliga en gång vart flera decennier eller så, han sa.

"Resultatet var ganska förvånande att ja, på dessa tidsskalor av 100 år, vi förväntar oss att se en stor förändring i synligheten av moln, sa Lübken.