W 2022 roku Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) i Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska przedstawiły
W tym samym czasie badacze z Służby MonitoringuAtmosfera europejskiego programu kosmicznego Copernicus poinformowała, że dziura ozonowa nad Antarktydą w 2022 roku była 12. największą od 43 lat obserwacji. Jednocześnie przez trzy lata z rzędu dziura ozonowa nad południowym biegunem Ziemi zamyka się anomalnie późno: dopiero pod koniec grudnia.
Zmiany warstwy ozonowej w 2022 roku. Wideo: Serwis Monitorowania Atmosfery Copernicus, ECMWF
Co to jest warstwa ozonowa i dziura ozonowa?
Ozon jest bezbarwnym gazem występującym we wszystkichwarstwy atmosfery. Jest to alotropowa modyfikacja tlenu, w której połączone są trzy atomy tego pierwiastka chemicznego. Ozon jest bardzo silnym utleniaczem: jest znacznie bardziej reaktywny niż tlen dwuatomowy i wchodzi w interakcje chemiczne z prawie wszystkimi metalami i niemetalami, wieloma substancjami nieorganicznymi i organicznymi.
Większość ozonu w atmosferze ziemskiej (około 90%)jest w stratosferze. Jest częścią gazowej otoczki Ziemi, która zaczyna się na wysokości około 10–16 km (w zależności od szerokości geograficznej) nad powierzchnią planety i rozciąga się na wysokość około 50 km. Ozon w stratosferze chroni życie na Ziemi przed ostrym promieniowaniem ultrafioletowym.
Dystrybucja ozonu w atmosferze.Za „użyteczny ozon” uważa się ten, który powstaje w stratosferze powyżej 15 km od powierzchni Ziemi. To właśnie ten obszar chroni żywe organizmy przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym. Wzrost stężenia ozonu w troposferze w pobliżu powierzchni planety wiąże się z emisjami antropogenicznymi i ma szkodliwy, toksyczny charakter. Zdjęcie: Salawitch i in., WMO, 2019; Usługa monitorowania atmosfery programu Copernicus
Dziura ozonowa to obszar, w którym zwykleregiony polarne, w których całkowita zawartość ozonu w słupie atmosfery (słup powietrza o powierzchni 1 m²) spada poniżej 220 jednostek Dobsona. Jedna taka jednostka odpowiada warstwie ozonowej o grubości 10 mikronów przy standardowym ciśnieniu i temperaturze.
Zazwyczaj, gdy ludzie mówią o dziurach ozonowych,odnoszą się do zmniejszania się warstwy ozonowej nad Antarktydą. Wynika to z faktu, że szczególne warunki meteorologiczne i chemiczne, które tworzą się nad biegunem południowym, zwiększają antropogeniczny wpływ na stratosferę.
Maksymalny rozmiar dziury ozonowej nad Antarktydą od 1979 do 2022 roku. Obraz: KAMERY
Niskie temperatury nocy polarnej i różnica między nimizimne bieguny i cieplejsze strefy umiarkowane prowadzą do powstania stratosferycznego wiru polarnego. Składa się z silnych prądów powietrza krążących wysoko w atmosferze nad Antarktydą, odcinając zimne powietrze powyżej i umożliwiając gromadzenie się chemikaliów niszczących warstwę ozonową. W rezultacie każdej wiosny na półkuli południowej nad tym regionem tworzy się dziura ozonowa.
Jednak to nie jedyny znany przypadekpodobny obiekt. Podobne (aczkolwiek mniej regularne i mniej stabilne ze względu na bliskość pasm górskich kontynentu) procesy można zaobserwować także na biegunie północnym. W zeszłym roku kanadyjski badacz poinformował o odkryciu dużej dziury ozonowej w regionie tropikalnym.
Jak zmieniła się dziura ozonowa w 2022 roku?
Jak co roku nadejście australijskiego lata (wNa półkuli południowej wiosna rozpoczyna się we wrześniu, a lato w grudniu) przy stosunkowo wyższych temperaturach w stratosferze powoduje rozpad wiru polarnego. W rezultacie wyższe stężenia ozonu na średnich szerokościach geograficznych przemieszczają się w kierunku południowego obszaru polarnego, wypełniając zubożony obszar i zamykając dziurę.
Roczne tworzenie i zamykanie sezonówdziura ozonowa nad Antarktydą. Uśrednione dane z obserwacji długoterminowych i wartości anomalii dla lat 2020-2022. Zdjęcie: Serwis Monitorowania Atmosfery Copernicus, ECMWF
Ale podczas gdy średnia powierzchnia dziury ozonowejzwykle gwałtownie spada w październiku, a jeszcze szybciej w listopadzie, w ciągu ostatnich trzech lat naukowcy zaobserwowali, że dziura ozonowa utrzymuje się do listopada i zamyka się dopiero w grudniu. Z wieloletnich obserwacji wynika, że zdarzało się to pod koniec października lub listopada, a w 2022 r. dziura ozonowa zamknęła się dopiero w połowie grudnia. Jednocześnie najdłuższa dziura ozonowa w historii obserwacji w 2020 roku trwała jeszcze dłużej i zamknęła się dopiero 28 grudnia.
Z badania satelitarnego wynika, że w 2022 rroku maksymalna powierzchnia dziury ozonowej wyniosła prawie 25 milionów km². To dwunasty wynik w całej historii obserwacji od 1979 roku. Jednocześnie badacze odnotowali już wcześniej długoterminową tendencję w kierunku zmniejszania się powierzchni otworu od 2000 roku; dopiero ostatnie trzy lata przełamały tę tendencję.
Obszar dziury ozonowej nad biegunem południowym według wieloletnich obserwacji. Obraz: KAMERY
Odbudowa warstwy ozonowej czy wzrost dziur?
Jak zauważono w badaniu przeprowadzonym przez ONZ i WMO,Stężenie substancji zubożających warstwę ozonową w stratosferze, choć powoli, zmienia się: spada od końca lat 90. Zdaniem naukowców wynika to z przyjęcia Protokołu montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową. Dokument ten, przyjęty w 1987 r. i wszedł w życie w 1989 r., określał listę działań mających na celu ochronę warstwy ozonowej. Przede wszystkim wprowadził stopniowe ograniczenie produkcji i stosowania chlorofluorowęglowodorów.
Zmniejszenie ilości substancji niszczących ozon w troposferze. Dane obserwacyjne i prognozy. Zdjęcie: WMO, UNEP, NOAA, NASA, Komisja Europejska
Jednak fakt, że to długie„Sezon dziury ozonowej” powtarza się po raz trzeci z rzędu, co sugeruje, że w stratosferze Bieguna Południowego mogą działać dodatkowe czynniki. Naukowcy z serwisu monitoringu atmosfery europejskiego programu kosmicznego Copernicus wymieniają trzy możliwe czynniki, z których dwa są stałe, a trzeci jest charakterystyczny tylko dla 2022 roku.
Po pierwsze, rozmiar i żywotnośćdziura ozonowa może zależeć od siły wiru polarnego. Obszar niskiego ciśnienia atmosferycznego powstały pod wpływem wielu czynników klimatycznych gromadzi większą ilość szkodliwych substancji. Na przykład rozwój dziury ozonowej w 2019 r. został nagle zatrzymany przez nagłe ocieplenie stratosferyczne nad Antarktydą we wrześniu, które zakłóciło wir polarny.
Ponadto obszar zubożający warstwę ozonową tworzy pętlę sprzężenia zwrotnego poprzez efekt promieniowania, spowalniając wiosenne ocieplenie stratosfery, a tym samym przedłużając żywotność dziury ozonowej.
Po drugie, globalne ocieplenie jestefekt ochłodzenia w środkowej i górnej stratosferze: efekt cieplarniany zmniejsza wymianę między różnymi warstwami atmosfery ziemskiej (cieplejsze masy powietrza pozostają „zamknięte” w niższych warstwach). Według naukowców spadek temperatury stratosfery wpływa na wzrost i wydłużenie „długości życia” dziur ozonowych.
Wreszcie w 2022 roku nastąpiła potężna erupcjaWulkan Hunga-Tonga-Hunga-Haapai. Uwolnienie ogromnej liczby aerozoli i cząstek popiołu doprowadziło do jednego z największych zaburzeń w stratosferze od wielu lat. Chociaż wpływ uwolnienia na stan warstwy ozonowej jest nadal słabo poznany, naukowcy uważają, że może to prowadzić do zwiększenia rozmiaru i żywotności dziury ozonowej.
Zmiany w obszarze dziur ozonowych w obserwacjach długoterminowych. Wideo: Usługa monitorowania atmosfery programu Copernicus
Wszystko to wskazuje, że lokalneZ roku na rok zmiany na Antarktydzie nie stoją w sprzeczności ze światowym trendem odbudowy całej warstwy ozonowej w atmosferze ziemskiej. Jednak ze względu na długą żywotność substancji chemicznych niszczących ozon, zajmie to jeszcze kilka dekad.
ONZ i WMO przewidują to w swoim raporciesubpolarnych regionach Antarktydy stężenie ozonu powróci do poziomu sprzed 1980 roku dopiero w 2066 roku. Jednocześnie prognoza dla Arktyki jest bardziej pozytywna – 2045 r., a średnio dla większości globu w strefie położonej między 60° N. i 60° S — około 2040 r.
Czytaj więcej:
Gigantyczna plama słoneczna zwraca się w stronę Ziemi. Jest to widoczne gołym okiem
Naukowcy odkryli, jak przywrócić serce po ataku
TESS odkryła „nową Ziemię”: kamienna planeta z wodą znajduje się w strefie nadającej się do zamieszkania