Озоновый слой: что важно знать
16 сентября — Международный день охраны озонового слоя. Что это такое? Где находится? Насколько масштабна озоновая дыра и как она влияет на нашу планету? Рассказывает эксперт:
Алексей Екайкин — кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического НИИ, доцент кафедры физической географии и ландшафтного планирования Санкт-Петербургского госуниверситета, участник 14 экспедиций в центральную Антарктиду.
Озоновый слой Земли: что это такое и где он находится?
Озон — это неустойчивая форма кислорода с химической формулой О3. Обнаружили его в XVIII веке по характерному запаху, но описали только лишь в XIX. Озон образуется из кислорода, но для реакции нужно много энергии. Поэтому в природе озон возникает при грозовых разрядах либо под действием коротковолнового солнечного излучения – ультрафиолета.
Озон — мощнейший окислитель, он эффективно разлагает органику, и это его свойство успешно используется для дезинфекции. Но это же делает его для нас, людей, ядовитым газом. В тропосфере озон считается загрязняющим веществом. Но бóльшая часть атмосферного озона находится в стратосфере: наибольшая концентрация на высоте 20-25 км может достигать 2-8 ppm, образуясь там из кислорода под действием солнечного света — это и есть тот самый «озоновый слой».
Если собрать весь озон атмосферы возле поверхности Земли, то получится слой толщиной всего лишь около 3 миллиметров, что соответствует 300 единицам Добсона (ДЕ), в которых принято измерять содержание этого газа.
Разрушение озонового слоя: причины и последствия
В начале 1970-х годов химики Франк Шервуд Роуленд и Марио Молина заинтересовались судьбой хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосфере. Результатом их работы стала статья в журнале Nature о том, что производимые человеком ХФУ могут разрушать озоновый слой. Один из самых неприятных выводов статьи заключался в том, что в этих реакциях хлор действует в качестве катализатора, то есть один атом хлора может «убить» много молекул озона.
Антарктическая озоновая дыра. Паника в 90-х, динамика размеров, причины сокращения её площади
В 1985 году Британская антарктическая служба опубликовала данные об аномально низкой концентрации озона на антарктической станции Халли Бэй. В то же время измерения химического состава стратосферы показали аномально высокое содержание хлора. Так человечество осознало, что «озоновая дыра» — реальность, в которой мы уже существуем какое-то время.
Почему дыра в Антарктиде, хотя фреоны выпускаются в атмосферу в основном в Северном полушарии? Дело в том, что пока фреоны добираются до стратосферы, они успевают хорошенько перемешаться в атмосфере планеты. Поэтому снижение концентрации озона в стратосфере происходит повсеместно. За период с 1980 по 2000 год содержание озона в средних и низких широтах упало на 5-7 процентов. Но в Антарктиде особые условия, и потому содержание озона падало особенно сильно. Зимой над Антарктикой формируется полярный вихрь, который препятствует притоку озона из более низких широт.
В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 году подготовлен к подписанию Монреальский протокол — дополнение к конвенции, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ.
Тем не менее, в 2006 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA) констатировало: «Монреальский протокол работает. Около 2000 года наметилось сокращение озоновой дыры над Антарктидой. С 2000 по 2015 год площадь дыры сократилась на 4 млн км² — правда, на этот тренд накладывается сильная межгодовая изменчивость, поэтому судить о его достоверности трудно».
Влияние озоновой дыры на климат
Снижение количества фреонов и увеличение озона будет влиять не только на здоровье человека, но также иметь долговременные сложные и пока ещё слабо изученные последствия для климата Южного полушария и всей Земли. Например, озон над Антарктикой активно влияет на циркуляцию атмосферы во всем Южном полушарии через тропосферно-стратосферный обмен. С практической точки зрения это означает, что площадь засушливых тропических областей Южного полушария немного увеличилась со всеми вытекающими последствиями для местных жителей.
После 2000 года наметился позитивный перелом, но всё не так-то просто. На фоне восстановления озонового слоя продолжается общее потепление планеты, при котором тропосфера теплеет, а вот стратосфера как раз становится холоднее, что компенсирует её нагрев озоном. Сам озон является парниковым газом, поэтому увеличение его концентрации немного ускоряет потепление. Наконец, фреоны — тоже мощнейшие парниковые газы, и снижение их количества благоприятно влияет на климат.