该研究发表在《科学进展》上，利用数十年的气象气球观测和专业卫星测量来量化大气最低层顶部上升的程度。该区域，即对流层顶，每十年将与平流层的边界向上推高约 50-60 米(约 165-195 英尺)。
上升是由于地球表面附近的温度升高导致低层大气膨胀。
“这是大气结构变化的明确迹象，”国家大气研究中心 (NCAR) 的科学家、这项新研究的合著者比尔兰德尔说。“除了气候变化的所有其他证据外，这些结果还提供了独立的确认，即温室气体正在改变我们的大气层。”
国际研究团队由中国南京大学的科学家领导。这项研究得到了 NCAR 赞助商国家科学基金会的部分支持。
温室气体、臭氧破坏化学品的影响
对流层顶是一个大气区域，将密集和湍流的对流层与上覆且更稳定的平流层分开，其高度范围从地球表面上方约 5 英里的两极到赤道 10 英里，具体取决于季节。对流层顶的位置对经常在平流层低层飞行以避免湍流的商业飞行员很感兴趣，它在严重的雷暴中发挥作用，其过冲的顶部有时会将对流层顶推高并从平流层吸入空气。
近几十年来，对流层顶高度的稳步上升并未显着影响社会或生态系统，但它说明了温室气体排放的广泛影响。
先前的科学研究表明，对流层顶正在上升。这不仅是因为气候变化，还因为与臭氧消耗相关的平流层变冷。然而，1987 年的蒙特利尔议定书和随后的限制破坏臭氧层化学物质排放的国际协议已经成功地扭转了臭氧的损失并稳定了平流层较低的温度。
Randel 和他的合著者汇集了新的可用数据，以分析由于平流层温度不再产生重大影响，对流层顶继续上升的程度。
他们主要求助于两个信息来源。一个是最近更新的无线电探空仪观测资料档案，几十年来，这些资料一直被放置在气象气球上，以测量大气特性。由于无线电探空仪数据在北半球纬度 20 到 80 度之间的陆地区域最为详细，因此新研究的重点是该地区对流层顶的上升高度。
科学家们还分析了可追溯到 2002 年的专用卫星仪器的观测结果，这些仪器通过测量全球定位系统 (GPS) 无线电信号在穿过大气层时弯曲和减慢的程度来探测大气层。这种被称为 GPS 无线电掩星的创新技术部分是由一组称为 COSMIC(现为 COSMIC-2)的卫星开创的，其数据由管理 NCAR 的大学大气研究公司处理和传播。
然后，研究小组应用统计技术来解释暂时改变大气温度并影响对流层顶的自然事件的影响，例如火山爆发和热带太平洋东部地表水周期性变暖，即厄尔尼诺现象。这使他们能够隔离人为引起的变暖的作用。
他们对无线电探空仪观测的分析表明，自 1980 年以来，对流层顶的高度以稳定的速度增加：每十年约 58-59 米，其中每十年增加 50-53 米可归因于人为引起的低层大气变暖。即使平流层温度的影响减弱，这种趋势仍在继续，这表明对流层变暖的影响越来越大。
自 2000 年以来进行的卫星观测证实，对流层顶的高度在过去二十年中有所增加。
“这项研究捕捉到人类改变大气的两种重要方式，”兰德尔说。“尽管社会已经通过限制破坏臭氧层的化学物质成功地稳定了平流层的条件，但对流层顶的高度正越来越多地受到温室气体排放的影响。