Точка озон — аномальная область стратосферы над Антарктидой¶
Точка озон — аномальная область пониженной концентрации озона в стратосфере над Антарктидой, образующаяся ежегодно в период с августа по декабрь. Явление известно также как «озоновая дыра», хотя строго говоря это не полное отсутствие озона, а резкое снижение его содержания относительно нормы. Точка озон является одним из наиболее изученных проявлений антропогенного воздействия на атмосферу Земли.
¶История открытия
Впервые аномально низкие значения озонового слоя над Антарктидой были зарегистрированы в 1985 году британскими учёными Джозефом Фарманом, Брайаном Гардинером и Джонатаном Шанкером, работавшими на станции Хэли-Бей. Их данные, основанные на многолетних наземных измерениях, показали, что к весне концентрация озона над континентом падает более чем на 40 %.
В 1986 году учёные из НАСА подтвердили результаты с помощью спутниковых наблюдений, что привлекло к проблеме внимание мирового сообщества. В 1987 году был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, ограничивший производство хлорфторуглеродов и галонов. В 1995 году Нобелевская премия по химии была присуждена Полу Крутцену, Марио Молине и Ф. Шервуду Роуланду за работы по химии атмосферы, в том числе за объяснение механизмов разрушения озона.
¶Причины образования
Основной причиной образования точки озон является присутствие в стратосфере хлорфторуглеродов (ХФУ) и галонов — соединений, которые в тропосфере химически инертны, но под действием ультрафиолетового излучения в стратосфере распадаются, высвобождая атомы хлора и брома. Один атом хлора способен разрушить десятки тысяч молекул озона в каталитическом цикле.
Климатические условия Антарктиды усиливают процесс. Зимой над континентом формируется полярный вихрь — устойчивая циркуляция воздуха, изолирующая стратосферный воздух от обмена с более тёплыми широтами. При температурах ниже −78 °C в полярных облаках (полярных стратосферных облаках) происходят гетерогенные химические реакции, переводящие хлор в активную форму. С наступлением весны, когда возвращается солнечный свет, активированный хлор начинает массово разрушать озон.
¶Характеристики
Точка озон обычно формируется в августе и достигает максимального размера в сентябре — октябре, после чего постепенно рассеивается к декабрю. Площадь дыры в последние десятилетия достигала 20—25 млн км², что сопоставимо с площадью Антарктиды, а в отдельные годы превышала её. Минимальная концентрация озона в центре дыры опускается до 100—150 единиц Добсона, тогда как норма для этих широт составляет около 300 единиц.
Размер и глубина дыры существенно варьируются от года к году в зависимости от динамики полярного вихря, температуры стратосферы и других факторов. В 2020 году зафиксирована одна из крупнейших дыр за всю историю наблюдений — около 24 млн км².
¶Последствия
Снижение озонового слоя приводит к увеличению интенсивности ультрафиолетового излучения (UV-B) на поверхности Земли, особенно в высоких широтах. Повышенная доза УФ-излучения связана с увеличением заболеваемости раком кожи и катарактой, а также с негативным воздействием на планктон и другие организмы, составляющие основу антарктических экосистем.
¶Современное состояние
Благодаря выполнению положений Монреальского протокола концентрация озоноразрушающих веществ в атмосфере постепенно снижается. По оценкам ЮНЕП и ВМО, озоновый слой ожидается восстановление к 2066 году над Антарктидой, к 2045 году — над средними широтами и к 2040 году — над Арктикой. Вместе с тем изменение климата, связанное с глобальным потеплением, может оказать комплексное влияние на динамику точки озон: потепление тропосферы и охлаждение стратосферы способны как усиливать, так и ослаблять разрушительные процессы в зависимости от региона.
¶См. также
- Озоновый слой
- Монреальский протокол
- Хлорфторуглероды
- Полярные стратосферные облака
¶Источники
- Фарман Дж., Гардинер Б., Шанкер Дж. Large losses of total ozone in Antarctica reveal seasonal ClOx/NOx interaction // Nature, 1985.
- Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой (1987).
- Доклады Всемирной метеорологической организации об озоновом слое.
- Отчёты ЮНЕП о выполнении Монреальского протокола.