由于高层大气密度降低，卫星面临更大的与空间碎片碰撞的机会。根据英国南极调查局的新研究，地球大气中CO2含量的增加将导致高海拔地区空气密度长期下降。这种降低的密度将减少在上层大气中运行的物体的阻力，在90至500公里高度之间，延长空间碎片的寿命并增加碎片与卫星之间发生碰撞的风险。

随着社会在导航系统、移动通信和地球监测方面越来越依赖卫星，如果耗资数十亿美元的卫星受损，碰撞可能会导致重大问题。

该研究于上个月(9月)发表在《地球物理研究快报》杂志上，首次提出了未来50年高层大气气候变化的现实预测。尽管许多研究已经调查了将在低层和中层大气中发生的变化，但对高海拔情景的研究要有限得多。

截至2021年3月，在近地轨道(最高2,000公里的高度)中约有5,000颗在用和失效的卫星，而这一数字在过去两年中增加了50%。有许多公司计划在未来十年再增加数千人。一旦退役，卫星将继续运行，但由于大气阻力而逐渐减速，降低其轨道高度，直到它们在低层大气中燃烧。

机构间空间碎片协调委员会制定的现行指导方针建议卫星运营商确保退役卫星在25年内脱离轨道，但大气密度降低会在规划和计算中引入错误。

与低层大气相比，中层和高层大气一直在降温。这导致密度下降，对这些高度上的废弃卫星和太空任务相关碎片等物体的阻力具有实际意义。随着阻力的减小，这些物体的寿命延长，物体在轨道上的停留时间更长，与活动卫星以及其他空间碎片发生碰撞的风险更大。

英国南极调查局的NERC独立研究员IngridCnossen使用高达500公里高度的整个大气层的全球模型来模拟到2070年上层大气的变化。她将她的预测与过去50年的数据和发现即使在温和的未来排放情景下，预测的平均冷却和高层大气密度下降的强度大约是过去的两倍。

Cnossen说：“我们在过去50年中看到的高层大气气候变化与我们对未来50年的预测之间的变化是CO2排放的结果。了解和预测气候变化将如何影响这些地区变得越来越重要，特别是对于卫星行业和参与制定该行业标准的政策制定者而言。”

“由于碰撞的风险，空间碎片正成为卫星运营商面临的一个快速增长的问题，高层大气密度的长期下降正在使情况变得更糟。我希望这项工作将有助于指导采取适当的行动来控制空间污染问题并确保高层大气在未来仍然是可用的资源。”

根据欧洲航天局的数据，在近地轨道上有超过30,000个直径大于10厘米的可追踪碎片和100万个大于1厘米的碎片物体。

预计电离层——高层大气的带电部分——也会发生变化，部分原因是CO2浓度增加，但也因为地球磁场的变化。了解电离层中电子的分布对于纠正它们引入用于气候监测的基于卫星的海平面测量中的错误非常重要。

预计电子计数的最大变化出现在南美洲、南大西洋和西非。该研究建议进一步研究监测这些变化并建立图景，以控制对基于卫星的数据应用的影响。