根据英国南极调查局最近的一项研究，地球大气层中二氧化碳水平的上升将导致高海拔地区空气密度的长期下降。这种密度的降低将减少对在高层大气中90至500公里之间运行的物体的阻力，延长空间碎片的寿命，增加碎片与卫星碰撞的可能性。如果耗资数十亿美元的卫星被摧毁，碰撞可能会导致严重的问题，因为人类社会正越来越依赖卫星的导航系统、移动通信和监测地球。

这项研究最近发表在《地球物理研究快报》杂志上，对未来50年高层大气的气候变化进行了首次现实的估计。尽管一些研究已经考察了低层和中层大气将发生的变化，但对发生在高海拔地区的情况的研究却少得多。

《科学报告》的一项研究发现，截至2021年3月，在低地球轨道，也就是最高2000公里的高度有大约5000颗活跃和失效的卫星，这个数字比前两年增加了50%。有多家公司计划在未来十年内再增加数千颗。一旦退役，卫星会继续在轨道上运行，但由于大气阻力而逐渐变慢，因而降低其轨道高度，直到在低层大气中燃烧。机构间空间碎片协调委员会制定的现行准则建议卫星运营商确保退役卫星在25年内脱离轨道，但大气密度的降低会给规划和计算带来误差。

与低层大气相比，中层和高层大气一直在冷却。这导致了空气密度的下降，对这些高度的物体，如废弃的卫星和与空间任务有关的碎片的阻力有实际影响。随着阻力的减少，这些物体的寿命就会延长，物体在轨道上停留的时间就会更长，与活动卫星以及其他空间碎片碰撞的风险就会更大。

英国南极调查局的NERC独立研究员Ingrid Cnossen使用了一个高达500公里高度的整个大气层的全球模型来模拟2070年以前的高层大气变化。她将她的预测与过去50年的数据进行了比较，发现即使在未来适度排放的情况下，预测的平均冷却和高层大气密度的下降大约是过去的两倍。

Cnossen说："我们在过去50年里看到的高层大气中的气候与我们对未来50年的预测之间的变化是二氧化碳排放的结果。了解和预测气候变化将如何影响这些地区越来越重要，特别是对于卫星行业和参与为该行业制定标准的政策制定者来说"。

她继续说："由于碰撞的风险，空间碎片正在成为卫星运营商的一个迅速增长的问题，而上层大气密度的长期下降正在使这个问题变得更加严重。我希望这项工作将有助于指导适当的行动，以控制空间污染问题，并确保高层大气在未来仍然是一种可利用的资源。"

根据欧洲航天局的数据，低地球轨道上有超过3万个直径大于10厘米的可追踪碎片，有100万个大于1厘米的碎片物体。

电离层，也就是高层大气的带电部分预计也会发生变化，部分原因是二氧化碳浓度的增加，但也是因为地球磁场的变化。了解电离层中的电子分布对于纠正它们引入用于气候监测的卫星海平面测量中的误差非常重要。研究发现，南美洲、大西洋南部和非洲西部上空的电子数预计会有最大的变化。

该研究建议进一步研究监测这些变化，并建立一个图片，以控制对基于卫星的数据应用的影响。