Озоновые діри: новий взгляд

Озоновые «діри »: новий погляд.

В початку 80-х англійські і японські вчені з’ясували, що з кінця 1970;х років над Антарктикою безупинно виснажується озоносфера — шар атмосферного озону. Наземні і супутникові виміру виявили свого роду озонову «діру », у якій озону в стовпі повітря було в 30−50% менша за норматив. Ця «діра «в Антарктиці спостерігається навесні (вересень — листопад), до інших сезони зміст озону ближче норму. Помітнішою за все це зменшення на висотах 15−25 км, в шарі з максимальним змістом озону. Пізніше з’ясувалося, що озону у атмосфері стає дедалі більше і від й у середніх і високих широтах Північного півкулі взимку — навесні (січень — березень), особливо над Європою, США, Тихим океаном, Європейської частиною Росії, Східної Сибіром і Японией.

Детальные виміру показали, що з загальному виснаженні озоносфери зміст озону зростала, зокрема, над Лабрадором (північний схід Канади) у грудні. Часом (наприклад, 1988 р.) воно збільшувалася та контроль Антарктикою. Проте загалом зміст озону у атмосфері за останні десятиліття значно уменьшилось.

Жизнь Землі немислима без озонового шару, який уберігає живе від шкідливого ультрафіолетового проміння Сонця. Зникнення озоносфери призвело б до непередбачених наслідків — спалах раку шкіри, знищення планктону в океані, мутацій рослинного й тваринного світу. Тому вкрай важливо зрозуміти причини виникнення озонової «діри «над Антарктикою і зменшення змісту озону у Північному полушарии.

Озон утворюється у верхній стратосфері (40−50 км) при фотохімічних реакціях з участю кисню, азоту, водню і хлору. У нижньої стратосфері (10−25 км), де озону найбільше, головну роль сезонних і більше тривалих змінах його концентрації грають процеси перенесення повітряних мас. Зміст озону визначальними тут є хімічний склад атмосфери і довгострокові (з періодом понад десять років) варіації процесів переноса.

Разрушается ж вона, взаємодіючи з які викидають у повітря речовинами, що містять хлор (фреонами і галонами), які у різних галузях промисловості. Численні вимірювання, і розрахунки свідчать, що це реакції протікають у основному лежить на поверхні полярних стратосферних хмар, утворювані тут за дуже низьких (менш -80°С) температурах. Після закінчення полярною ночі, в вересні, зі сходом сонця утворюються атоми хлору, руйнують молекули озону. Спостереження показали, що цей хімічний механізм діє й у Арктиці (в січні - березні). Температура нижньої стратосфери в Арктиці вище, ніж в Антарктике, тому полярні стратосферні хмари тут утворюються рідше, отже озонова «діра «реєструється переважно над Антарктикою. Ключовою елемент цього механізму руйнації озону — саме полярні стратосферні хмари, які утворюються лише за дуже низьких температурах. Такі температури над Антарктикою обумовлені сильними західними вітрами, які формують своєрідний полярний «бар'єр «(її називають також полярним вихором), перешкоджаючи межширотному обміну теплому і озоном.

При будь-якому розмірковуванні проблемою озонової «діри «виникають такі вопросы:

почему вона проявилася аж наприкінці 80-х;

существуют чи довгострокові процеси в стратосфері, які б освіті температурного «бар'єра », і як вони пов’язані з наблюдаемыми аномаліями?

Ответы ними слід шукати у системі «океан — атмосфера ». Зміни циркуляції атмосфери викликані стаціонарними планетарними хвилями, які пробираються у стратосферу в зимово-весняний період, сильно впливаючи щодо розподілу озону та її складових у і високих широтах. Одне з джерел цих хвиль — різні температури над поверхнями континентів і океанів, тому зміни температури океанській поверхні позначаються хвильової активності. При тривалому ж ослабленні хвильової активності посилюються західні вітри в стратосфері, охолоджується її нижня частина, формуються полярні стратосферні хмари й, цим, умови для руйнації озону. Циркуляція в стратосфері протягом останніх 20 років могла сильно змінитися. Отож основною причиною озонової «діри «в Антарктиці може бути тривале ослаблення хвильової активності стратосфери, що з дуже повільними процесами у світовому океане.

Сопоставив зміни хвильової активності стратосфери та змісту озону в 1979;1992 рр., фахівці уклали, що ослаблення активності відповідає зниження концентрації озону у і високих широтах через меншого межширотного обміну. Схоже, влітку 1980 р. різко змінилася циркуляція в стратосфері і виникли умови для освіти озонової «діри » .

Чем ж викликані такі серйозні зміни? Певне, це результат відразу кількох великомасштабних процесів у світовому океані: «примх «Ель-Ніньо в Тихому океані (тепле сезонне поверхове протягом біля берегів Еквадору і Перу, параметри якого змінюються рік у рік), аномалій температур значних ділянок поверхні в Атлантичному і Індійському океанах. З загальних фізичних міркувань ясно, що як щорічні, і більші зміни у стратосфері пов’язані насамперед із аномаліями температури океанів. Сучасні математичні методи дозволяють виявити найбільш характерні риси цих зв’язків і простежити їх еволюцію. Результати відповідних розрахунків свідчать, що зміни концентрації озону у атмосфері, циркуляції в стратосфері, температури поверхні в Атлантичному океані добре узгоджуються між собою. Отож, в частковості, зміни концентрації озону у атмосфері Північного півкулі в зимовий період може бути результатом температурних аномалій в Атлантике.

Подобный підхід дає змогу як встановити справжні причини можна побачити змін — у озоносфере, а й оцінити впливом геть неї антропогенних чинників, про яку стільки йшлося у останні роки. Це вплив виявляється найбільшим над Західної Європою (понад 70 відсотків%), східним узбережжям США (60−70%), Московським регіоном й Токіо (60%). Зниження самого змісту озону над середніми широтами моря і північної Європою викликано, переважно, природними довгостроковими процесами. Природні причини призвели й до зростання концентрації озону над Лабрадором — антропогенні чинники можуть сприяти лише його разрушению.

Нельзя не згадати про незалежних підтверджень тривалих варіацій параметрів Світового океану та атмосфери. Дослідники виявили, що температура поверхні Атлантичного, Тихого і особливо Індійського океанів у широтах Південного півкулі різко зросла 1979 р. Японські фахівці встановили також відсутності полярного «бар'єра «в стратосфері Південного півкулі на початку й середині 70-х років. Сьогодні вчені мають свідоцтвами десятирічних і більше тривалих циклів зміни параметрів Світового океану та атмосферы.

Почему ж озонова «діра «над Антарктикою не спостерігалася раніше, адже зміст озону тут вимірювали з 50-х років? Можливі два відповіді. Наприклад, період змін — у системі «океан — атмосфера », супроводжуваних появою озонової «діри «в Антарктиці, більше періоду спостережень. (Таку «діру «не знайшли у Арктиці й за більш тривалих спостереженнях, але вже пояснюється, скоріш всього, особливостями атмосферної циркуляції у Північному півкулі, обумовленими, своєю чергою, відмінностями між півкулями розташування материків і океанів.) Втім, озонова «діра «в Антарктиці могла існувати й минулих років, але у червні - серпні, тобто. під час полярною антарктичної ночі, коли вимірювання вмісту озону були неможливі. Цікаво, що освіта озонової «діри «з допомогою природних варіацій природних характеристик неможливо пов’язані з появою Сонця після полярною ночі (на відміну хімічних механізмів руйнації озонового шару при антропогенних викидах згаданих газов).

Появление озонової «діри «в Антарктиці може можуть свідчити про існуванні тривалих (з періодом кілька десятиліть) циклів у Світовому океані і атмосфері. Ці цикли здатні серйозно спричинити клімат і проявитися в погодних аномаліях і стихійних лих (урагани, торнадо, тайфунах) у різних районах земної кулі. Таким циклам легше проявити себе у стратосфері, а чи не в тропосфері, на ті характеристики якої впливають найрізноманітніші (часто випадкові) факторы.

Антропогенное ж вплив на атмосферу представляється сильно перебільшеним. На жаль, контролю над змінами у стратосфері поки що занадто нетривалі, щоб остаточно виділити одну причину озонової «діри «в Антарктиці. Проте нині очевидно, що, розглядаючи проблеми озонового шару та інших змін клімату Землі, необхідно враховувати як антропогенні чинники, а й довгострокові природні зміни у яка взаємодіє системі «океан — атмосфера ». Останнім часом лунали припущення, що варіації швидкості обертання Землі навколо своєї осі якимось невідомим поки чином впливають на Світовий океан.

В ролі прикладів такого впливу зазвичай посилаються на мінливий «поведінка «вже згаданого Ель-Ніньо і такі течій, як Куросио і Гольфстрім. Але тоді зміни клімату і озонового шару, можливо, залежать і дуже повільних процесів в ядрі і мантії Землі, які, безумовно, позначаються швидкості її обертання. Майбутні дослідження цієї фундаментальної проблеми зажадають об'єднати зусилля фахівців, вивчали колись суходіл, океан і атмосферу окремо, враховувати не ясні поки сонячно-земні связи.

Список використаної литературы:

Журнал «Екологія життя й ». Стаття Е. А. Жаднюга, кандидат фізико-математичних наук.