根據英國南極調查局最近的一項研究，地球大氣層中二氧化碳水平的上升將導致高海拔地區空氣密度的長期下降。這種密度的降低將減少對在高層大氣中90至500公里之間運行的物體的阻力，延長空間碎片的壽命，增加碎片與衛星碰撞的可能性。如果耗資數十億美元的衛星被摧毀，碰撞可能會導致嚴重的問題，因為人類社會正越來越依賴衛星的導航系統、移動通信和監測地球。

這項研究最近發表在《地球物理研究快報》雜誌上，對未來50年高層大氣的氣候變化進行了首次現實的估計。儘管一些研究已經考察了低層和中層大氣將發生的變化，但對發生在高海拔地區的情況的研究卻少得多。

《科學報告》的一項研究發現，截至2021年3月，在低地球軌道，也就是最高2000公里的高度有大約5000顆活躍和失效的衛星，這個數字比前兩年增加了50%。有多家公司計劃在未來十年內再增加數千顆。一旦退役，衛星會繼續在軌道上運行，但由於大氣阻力而逐漸變慢，因而降低其軌道高度，直到在低層大氣中燃燒。機構間空間碎片協調委員會制定的現行準則建議衛星運營商確保退役衛星在25年內脫離軌道，但大氣密度的降低會給規劃和計算帶來誤差。

與低層大氣相比，中層和高層大氣一直在冷卻。這導致了空氣密度的下降，對這些高度的物體，如廢棄的衛星和與空間任務有關的碎片的阻力有實際影響。隨著阻力的減少，這些物體的壽命就會延長，物體在軌道上停留的時間就會更長，與活動衛星以及其他空間碎片碰撞的風險就會更大。

英國南極調查局的NERC獨立研究員Ingrid Cnossen使用了一個高達500公里高度的整個大氣層的全球模型來模擬2070年以前的高層大氣變化。她將她的預測與過去50年的數據進行了比較，發現即使在未來適度排放的情況下，預測的平均冷卻和高層大氣密度的下降大約是過去的兩倍。

Cnossen說：”我們在過去50年裡看到的高層大氣中的氣候與我們對未來50年的預測之間的變化是二氧化碳排放的結果。了解和預測氣候變化將如何影響這些地區越來越重要，特別是對於衛星行業和參與為該行業製定標準的政策制定者來說”。

她繼續說：”由於碰撞的風險，空間碎片正在成為衛星運營商的一個迅速增長的問題，而上層大氣密度的長期下降正在使這個問題變得更加嚴重。我希望這項工作將有助於指導適當的行動，以控制空間污染問題，並確保高層大氣在未來仍然是一種可利用的資源。”

根據歐洲航天局的數據，低地球軌道上有超過3萬個直徑大於10厘米的可追踪碎片，有100萬個大於1厘米的碎片物體。

電離層，也就是高層大氣的帶電部分預計也會發生變化，部分原因是二氧化碳濃度的增加，但也是因為地球磁場的變化。了解電離層中的電子分佈對於糾正它們引入用於氣候監測的衛星海平面測量中的誤差非常重要。研究發現，南美洲、大西洋南部和非洲西部上空的電子數預計會有最大的變化。

該研究建議進一步研究監測這些變化，並建立一個圖片，以控制對基於衛星的數據應用的影響。