Над Антарктикой закрылась озоновая дыра — Российская газета
Над Антарктикой в конце декабря закрылась озоновая дыра, достигшая осенью 2020 года огромных размеров, заявила официальный представитель Всемирной метеорологической организации (ВМО) Клэр Нюллис.
Эта озоновая дыра была одной из самых больших и глубоких, а также закрылась позже, чем обычно. С середины августа 2020 года она быстро росла и в сентябре достигла пиковых размеров в 24,8 миллиона квадратных километров. Размеры и глубина озоновой дыры объясняются «сильным, стабильным и холодным полярным вихрем и очень низкими температурами в стратосфере», — цитирует ТАСС слова Нюллиса.
По оценкам ученых, эта озоновая дыра над Антарктикой была самой продолжительной, одной из самых обширных и глубоких с момента начала мониторинга озонового слоя 40 лет назад. Это было обусловлено сильным, стабильным и холодным полярным вихрем и очень низкими температурами в стратосфере. Озоновый слой, расположенный в стратосфере на расстоянии от 10 до 40 км над поверхностью Земли, представляет собой газовую оболочку, которая защищает планету от вредного воздействия исходящего от Солнца ультрафиолетового излучения.
В апреле 2020 года огромная озоновая дыра над Арктикой, которая образовалась в марте, затянулась самостоятельно. Дыра площадью почти в миллион квадратных километров от Гудзонова залива в Канаде до арктических островов в России возникла из-за сильного полярного вихря, а не по вине человека.
Справка «РГ»
Озоновая дыра — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Озоновая дыра появляется там, где озон не образуется в результате отсутствия солнечного излучения, во время полярных ночей. Нет ультрафиолета — нет озона. Это приводит к усилению потока ультрафиолетовой солнечной радиации, проникающей к поверхности Земли и в океанские воды, что ведет к увеличению смертности среди морских животных и растений. Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году на Южном полушарии, над Антарктидой. Каждый август она появлялась, а в декабре — январе прекращала своё существование. Над Северным полушарием в Арктике осенью и зимой существуют многочисленные озоновые мини-дыры.
как они появились и как мы их будем латать – Москва 24, 02.05.2020
Кто виноват в появлении озоновых дыр и сможем ли мы их теперь залатать – в колонке обозревателя Николая Гринько.
Фото: Роскосмос
На днях Международная служба мониторинга атмосферы Земли сообщила, что озоновая дыра над Арктикой, образовавшаяся несколько недель назад, самостоятельно затянулась. Внимательный читатель насторожится: погодите, как же так? Ведь долгие годы нам сообщали о том, что озоновый слой разрушается над Антарктидой, то есть над южным, а не над северным полюсом планеты!
Все верно. Северная озоновая дыра появилась впервые в истории наблюдений и исчезла так же неожиданно, как образовалась. Удивительно, но в ее возникновении ученые винят вовсе не человека, а природу, в частности сильный полярный вихрь. Нет заслуги человечества и в ее исчезновении: как только атмосфера успокоилась, количество озона в ней восстановилось.
А вот на противоположном полюсе Земли ситуация вовсе не такая успокаивающая, хотя в ней и наметились положительные изменения.
Видео: YouTube/euronews (en español)
Когда в прошлом веке над Антарктидой было обнаружено сильное снижение количества озона, исследователи довольно быстро выяснили причину этого явления. Дело в том, что озон образуется в атмосфере под воздействием ультрафиолета, и именно этот процесс вызывает поглощение наиболее жесткой части ультрафиолетового излучения, опасного для живых организмов. Но во время полярных ночей солнце не освещает полюса. А раз нет ультрафиолета, значит, не появляется нового озона взамен распавшегося.
Когда наступает полярный день, весь жесткий ультрафиолет проходит через озоновую дыру и достигает поверхности Земли.Поначалу казалось, что это естественный процесс, но позже выяснилось, что хлор- и фторсодержащие фреоны, попадая в атмосферу, выступают катализаторами распада озона, во много раз ускоряя этот процесс. А ветра над Антарктидой во время полярной ночи движутся по замкнутой траектории, почти не допуская сюда атмосферу из других участков Земли. То есть полгода над континентом собирается фреон со всей планеты, а во время полярной зимы он концентрируется над полюсом, «прогрызая» в небе озоновую дыру.
Как только эти исследования были опубликованы, разразилась настоящая буря: экологи обрушились на производителей фреонов, обвиняя их в варварском отношении к природе, а химические предприятия тратили миллионы долларов на защиту фреонов в прессе. Производители хладагентов, спреев и аэрозолей во главе с компанией DuPont – одной из крупнейших химических компаний в мире – в один голос заявляли, что теория разрушения озона – «это научная фантастика, куча мусора и полная ерунда».
Фото: AP/Michel Euler
К счастью, здравый смысл все-таки победил. В 1985 году была согласована Венская конвенция об охране озонового слоя, а в 1989 году вступил в силу Монреальский протокол, в котором изложены цели и методы сокращения разрушающих озон веществ. К 2013 году протокол ратифицировали все страны ООН и Европейский союз. Фреоны попали под запрет. Правда, не все и не полностью, но корпорации теперь обязаны заменять их веществами, не наносящими вреда природе. За соблюдением этих условий строго следят международные комиссии, и в результате выброс фреонов в атмосферу постоянно сокращается.
Но на мгновенное восстановление озонового слоя Земли рассчитывать не стоит. За прошедшие десятилетия в атмосфере накоплен огромный объем фреонов, которые распадаются десятками и даже сотнями лет. Даже по самым оптимистичным прогнозам исчезновение озоновой дыры стоит ожидать не раньше 2050 года. Если, конечно, к этому моменту человечество не найдет новый способ уничтожения атмосферного озона.
Хотя…
Читайте также
Озоновые дыры или озоновая афера?
Любая трансформация защитной озоновой оболочки Земли не может не тревожить, тем более что «озоновые дыры», хотя и в меньшей степени, были обнаружены и над Северным полюсом. Ученые сконцентрировались на изучении явления. «Озоновые дыры» стали первой глобальной экологической проблемой, оказавшейся в центре внимания мирового сообщества.
Первый ответ на вопрос «В чем причины?» прозвучал довольно быстро. Виновником опасного процесса назывался антропогенный фактор, а именно — воздействие на атмосферу вредных химических веществ — хлорфторуглеродов, бромсодержащих фреонов. В то время они широко применялись при изготовлении холодильников, кондиционеров, различных вспенивателей при производстве пластмасс, пенопластов и др. От этих технологий надо было отказываться.
22 марта 1985 года появилась Венская конвенция об охране озонового слоя. Это был рамочный документ, содержащий констатации, предупреждения и призывы, однако этого было недостаточно для кардинального решения проблемы.
Более жесткий, обязывающий к конкретным действиям документ был подписан 16 сентября 1987 года — Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. В нем незыблемо сохранялась идея Венской конвенции: озоновый слой нужно беречь как зеницу ока, дабы избежать неблагоприятных последствий для здоровья людей и окружающей среды. Стороны, подписавшие Протокол, среди которых был и Советский Союз, обязались прекратить производство, применение, перевозки и прочие операции с озоноразрушающими веществами.
Выполнены ли эти обещания сегодня? «Проблема снята полностью, озоноразрушающим веществам найдены озонобезопасные заменители, производство которых налажено во всем мире, — рассказал «РИА Новости» член-корреспондент Российской Академии наук Виктор Данилов-Данильян, бывший министр экологии. — И не только передовые страны, но и развивающиеся государства прекратили какие бы то ни было операции с веществами, негативно воздействующими на озоновый слой».
Каковы последствия этой меры, прекратилось ли разрушение озонового слоя? «Процесс пошел вспять, однозначно, — считает Виктор Данилов-Данильян.
Но не все ученые придерживаются подобной точки зрения. Существует, например, мнение, что страх перед «озоновыми дырами» посеян в процессе борьбы за новые технологии. Другие утверждают, что «озоновые дыры» — ничто иное, как естественная «хроническая болезнь» Земли, явление природы, при котором колебание определенного фактора в атмосфере то увеличивается, то уменьшается.
«Для такого утверждения нужны сравнительные данные о том, каким был озоновый слой в прошлые эпохи, — возражает Виктор Данилов-Данильян. — Пока не удается найти палеогеологических, палеонтологических, палеоботанических и других следов и признаков, по которым можно было бы судить, каким был озоновый слой раньше: колебалась его толщина или нет. Ничего, кроме догадок на этот счет не существует».
Самую радикальную точку зрения в беседе с «РИА Новости» высказал Григорий Крученицкий, заведующий лабораторией по озоновому мониторингу Центральной аэрологической обсерватории: «Ученые, специализирующиеся на проблеме, имеют убедительные естественные объяснения причинности «озоновых дыр».
Аномалии озонового слоя над обитаемыми территориями Земли имеют редкий, кратковременный характер и являются естественными флуктуациями. Изменчивость состояния озонового слоя в основном связана с изменениями в экваториальном ветре. Поэтому в ряде районов Земли, особенно там, где собираются полярные стратосферные облака, такое нестойкое соединение, как озон, разрушается из-за прямого стока на эти облака». По словам ученого, долговременная изменчивость озона никуда не делась, и в будущем нас снова могут ожидать периоды появления «озоновых дыр».
Россия, имеющая в конце прошлого века над головой «озоновые дыры» от Крыма до Чукотки, выполнила свои обязательства по Монреальскому протоколу с большим опозданием — в 2001 году. Комментируя этот факт, Григорий Крученицкий подчеркнул: «Россия стала жертвой Монреальского протокола, поскольку деньги, которые были выделены на модификацию химического производства, фактически пошли на уничтожение химического сектора оборонной промышленности государства».
Он назвал Монреальский протокол «документом, не имеющим под собой научного основания, грандиозной аферой, очерченной финансовыми целями».
Мнение автора может не совпадать с позицией редакции
Озоновая дыра над Антарктидой достигла годового пика
CopernicusESMWF
Содержание озона на высоте 20-25 километров над Антарктидой сейчас составляет менее 100 единиц Добсона. В поступившем в редакцию N + 1 сообщении ученые из Службы мониторинга атмосферы Copernicus заявили, что это одна из самых больших озоновых дыр над южным полюсом за последние годы.
Над Антарктидой озоновая дыра (то есть область, внутри которой содержание озона находится ниже отметки в 220 единиц Добсона) образуется ежегодно. Впрочем, ее площадь год от года меняется: например, в 2015 году она появилась позже обычного и была маленькой, а в 2018 — рекордно большой. В то же время над Арктикой озоновые дыры возникают крайне редко, и появление такой дыры весной 2020 года ученые посчитали первой настоящей озоновой дырой над северным полюсом за всю историю наблюдений.
Наблюдение за озоновым слоем Земли ведут и ученые из Службы мониторинга атмосферы Copernicus Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF). Они сообщили, что озоновая дыра 2020 года над южным полюсом достигла своего пика. Содержание озона на высоте 20-25 километров над Антарктидой сейчас составляет менее 100 единиц Добсона. Метеорологи связывают возникновение такой масштабной дыры со стабильным и сильным холодным полярным вихрем, возникшим на рубеже зимы и весны в атмосфере южного полюса.
Площадь озоновой дыры над Антарктидой в зимне-весенний сезон за разные годы (2020 году соответствует линия оранжевого цвета).
CopernicusESMWF, 2020.
Минимальные температуры воздуха на высоте 20-25 километров (она соответствует давлению 50 гектопаскалей) в разные годы (2020 год обозначен линией оранжевого цвета).
CopernicusESMWF, 2020.
Директор Службы мониторинга атмосферы Copernicus Винсент-Анри Пой (Vincent-Henri Peuch) отметил, что текущая дыра — одна из самых крупных за последние годы, и это подтверждает необходимость продолжения соблюдения Монреальского протокола, запрещающего выбросы озоноразрушающих химикатов.
О тонкостях Монреальского протокола и его успешных результатах мы рассказывали в материале «Дыра, которую мы залатаем».
Марина Попова
Над Антарктикой «закрылась» озоновая дыра рекордных размеров | Громадское телевидение
Об этом сообщила Всемирная метеорологическая организация (WMO).
Максимального размера озоновая дыра над Антарктикой достигла 20 сентября 2020 года. Тогда она разрослась до 24,8 миллиона квадратных километров. Причиной ее появления были природные метеорологические условия и постоянное присутствие в атмосфере веществ, разрушающих озоновый слой. В частности, росту дыры способствовал сильный стабильный холодный полярный вихрь, а также очень низкие температуры в .
Те же метеорологические факторы вызвали появление рекордной озоновой дыры над Арктикой в 2020 году.
Тогда ее размер составлял 6 миллионов квадратных километров — это территория в три Гренландии. Эта дыра появилась в начале весны и затянулась в конце апреля.
Однако в 2019 году, как сообщают метеорологи, озоновая дыра над Антарктикой была чрезвычайно малой и кратковременной.
Как отметила руководитель отдела исследований атмосферной среды WMO Оксана Тарасова, благодаря последним двум сезонам исследователи улучшили понимание факторов, влияющих на формирование озоновых дыр.
«Нам нужны постоянные международные действия для обеспечения Монреальского протокола в отношении химических веществ, разрушающих озоновый слой. В атмосфере все еще достаточно озоноразрушающих веществ, которые ежегодно вызывают истощение озона», — сказала Тарасова.
Почему над Антарктикой появляется озоновая дыра?
С августа по октябрь озоновая дыра над Антарктикой увеличивается, достигая максимума между серединой сентября и серединой октября. После этого высокие температуры в стратосфере начинают повышаться и истощение озона замедляется.
В результате полярный вихрь ослабевает и разрушается, и к концу декабря уровень озона нормализуется.
Аномально большой размер дыры над Антарктикой в 2020 году вызвал именно стабильный холодный полярный вихрь, который поддерживал температуру озонового слоя над Антарктидой постоянно холодной. Поэтому озоновый воздух над Антарктидой не смешивался с богатым озоном воздухом из более высоких широт.
Что такое озоновая дыра и Монреальский протокол?
Озоновая дыра — это значительное падение концентрации озона в озоновом слое планеты, который сдерживает ультрафиолетовое излучение. В случае уменьшения концентрации озона вредное излучение может навредить людям и животным, также радиация нагревает мировой океан, увеличивая смертность морских существ и растений.
Такие дыры начали регулярно появляться в результате деятельности человека, в частности активного использования и выброса в атмосферу веществ, влияющих на истощение озона.
Поэтому в 1985 году был разработан Монреальский протокол по защите озонового слоя Земли.
Им предусмотрено прекращение или ограничение производства веществ, которые считают причиной появления озоновых дыр.
Вся правда о озоновых дырах от karbon-cns.com.ua
Озоновые дыры — мировая экологическая проблемаС 1967 года ученые всего мира начали поднимать вопрос об уменьшении озонового слоя. А уже в середине 80-х прошлого столетия антарктическая служба Британии официально зафиксировала изменение насыщенности озона над территорией базы практически на 40%.
С 1967 года ученые всего мира начали поднимать вопрос об уменьшении озонового слоя. А уже в середине 80-х прошлого столетия антарктическая служба Британии официально зафиксировала изменение насыщенности озона над территорией базы практически на 40%. Следом за британскими учеными исследователями в Арктике также была обнаружена озоновая дыра, но значительно меньшая, утечка озона составила примерно 9%.
Изначально причины образования озоновых дыр ученые связывали лишь с выбросами в атмосферу реактивными двигателями и авиалайнерами продуктов сгорания.
Однако дальнейшие исследования показали, что причины и проблемы возникновения озоновых дыр — загрязнение человеком природной среды. Выбросы, производимые заводами и фабриками, фреон, различные аэрозольные баллоны в значительной степени разрушают слой озона.
Образование озоновых дыр
Какова причина и последствия возникновения озоновых дыр? В стратосфере озон поглощает солнечную ультрафиолетовую радиацию. Нарушение слоя озона увеличивает радиационный поток, что губительно не только для здоровья людей, но и для животных и растений.
Под воздействием хлора и его соединений происходит разрушение озона. Например, фреон разрушается солнечной радиацией и освобождает хлор, который отрывает третий атом от молекулы озона. Хлор не вступает в соединения, но является катализатором. В результате один только атом хлора повреждает много озона. Однако основным разрушителем озона признан хлорофлюорокарбон, который вступая в реакцию, отрывает от озона 2 атома кислорода, нарушая озоновый слой.
Технический прогресс и озоновые дыры тесно взаимосвязаны. Например, в двигателях реактивных самолетов образуются окислы азота, выброс которых возрастает с увеличением мощности турбореактивного двигателя.
Восстановление озонового слоя
Мировое сообщество признало, что одной из глобальных проблем является озоновая дыра. Причины — это антропогенный фактор и естественные процессы, которые загрязняют атмосферу. Монреальский протокол, подписанный в 1987 г., предоставил перечень хлорфторуглеродов, запрещенных к производству.
Последние исследования показали, что карта озоновых дыр полностью повторяет карту месторождений метана. На основании этого появилась новая теория — дыры были всегда.
Путь прекращения производства веществ, разрушающих озон, принес успех.
В настоящее время самая большая дыра над Антарктидой значительно уменьшилась.
Для предупреждения дальнейшего разрушения и восстановления озонового слоя необходимо:
- усовершенствование очистных конструкций на дымоотводных трубах;
- полный переход на применение органических удобрений;
- создание экологически безопасных транспортных средств.
По прогнозам ученых к 2070 году проблема может быть решена.
Читать также
ТОП самых не экологических предприятий Киева
Что эффективней — ветрогенераторы или солнечные электростанции
«Что такое озоновые дыры? Как предупредить их появление?» – Яндекс.Кью
Озо́новая дыра́ — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли.
Что нужно, чтобы предупредить появление озоновых дыр
Для того чтобы предотвратить образование новых озоновых дыр, узнайте причину их появления. Озон — это тот же самый кислород, но имеющий не два атома, а три. Кислород приобретает третий атом на высоте 12 — 50 километров из-за воздействия солнечных лучей, благодаря которым он ионизируется. Озон скапливается в верхних слоях атмосферы и образует озоновый слой, который покрывает собой всю планету и защищает ее от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей Солнца.
Места, где озоновый слой заметно тоньше, называются озоновыми дырами.
Этот слой истончался всегда, не только из-за вредного воздействия человеческой деятельности. Уничтожение озонового слоя происходит из-за химической связи с водородом, бромом, метаном, хлором и т.д. В результате чего он образует совершенно другие химические соединения, но через некоторое время эта модификация кислорода снова накапливается.
Заводы, фабрики, транспорт, различные бытовые приборы увеличивают содержание в атмосфере веществ, разрушающих озоновый слой, и его истончение происходит быстрее, чем восстановление. Самая первая озоновая дыра появилась над Антарктидой, потому что солнечных лучей, необходимых для образования озона, в этом месте недостаточно.
Сейчас озоновые дыры появились и над Арктикой, к тому же уменьшается озоновый слой в атмосфере. Вы можете препятствовать образованию новых дыр, если постараетесь меньше использовать автомобиль. Если расстояние до пункта назначения небольшое, дойдите пешком. Не распыляйте без большой надобности освежители воздуха и все остальные спреи, в них также содержатся вещества, разрушающие озоновый слой.
Если у вас есть дача или частный дом, посадите больше деревьев и других растений, они вырабатывают необходимый кислород. Убедите своих друзей и родственников также следовать этим простым правилам, только вместе человечество поспособствует восстановлению озонового слоя.
| Факты, эффекты и решения
Разрушение озонового слоя , постепенное истончение озонового слоя Земли в верхних слоях атмосферы, вызванное выбросом химических соединений, содержащих газообразный хлор или бром, в результате промышленной и другой деятельности человека. Прореживание наиболее заметно в полярных регионах, особенно над Антарктидой. Истощение озонового слоя — серьезная экологическая проблема, поскольку оно увеличивает количество ультрафиолетового (УФ) излучения, которое достигает поверхности Земли, что увеличивает риск рака кожи, катаракты глаз, а также генетических повреждений и повреждений иммунной системы.Монреальский протокол, ратифицированный в 1987 году, был первым из нескольких всеобъемлющих международных соглашений, принятых с целью остановить производство и использование озоноразрушающих химикатов. Ожидается, что в результате постоянного международного сотрудничества по этому вопросу озоновый слой со временем восстановится.
Озоновая дыра в Антарктике, 17 сентября 2001 г.
Центр космических полетов НАСА / ГоддардаИстория
В 1969 году голландский химик Пол Крутцен опубликовал работу, в которой описал основной каталитический цикл оксида азота, влияющий на уровни озона.Крутцен продемонстрировал, что оксиды азота могут реагировать со свободными атомами кислорода, замедляя, таким образом, образование озона (O 3 ), а также могут разлагать озон на диоксид азота (NO 2 ) и газообразный кислород (O 2 ). Некоторые ученые и защитники окружающей среды в 1970-х годах использовали исследования Крутцена в качестве аргумента против создания американского парка сверхзвуковых транспортных средств (SST). Они опасались, что потенциальный выброс оксидов азота и водяного пара от этих самолетов может повредить озоновый слой.(SST были разработаны для полета на высотах, совпадающих с озоновым слоем, примерно от 15 до 35 км [от 9 до 22 миль] над поверхностью Земли.) В действительности, американская программа SST была отменена, и только небольшое количество франко-британских Concordes и советские Ту-144 пошли на вооружение, так что влияние ТПО на озоновый слой оказалось незначительным для количества эксплуатируемых самолетов.
Однако в 1974 году американские химики Марио Молина и Ф. Шервуд Роуленд из Калифорнийского университета в Ирвине признали, что производимые человеком хлорфторуглероды (ХФУ) — молекулы, содержащие только атомы углерода, фтора и хлора, — могут быть основным источником хлор в стратосфере.Они также отметили, что хлор может разрушить значительное количество озона после того, как он был освобожден из ХФУ УФ-излучением. Свободные атомы хлора и хлорсодержащие газы, такие как монооксид хлора (ClO), могут затем расщепить молекулы озона, оторвав один из трех атомов кислорода. Более поздние исследования показали, что бром и некоторые бромсодержащие соединения, такие как монооксид брома (BrO), были даже более эффективными в разрушении озона, чем хлор и его химически активные соединения. Последующие лабораторные измерения, атмосферные измерения и исследования атмосферного моделирования вскоре подтвердили важность их результатов.Крутцен, Молина и Роуленд получили Нобелевскую премию по химии в 1995 году за свои усилия.
Деятельность человека оказала значительное влияние на глобальную концентрацию и распределение стратосферного озона еще до 1980-х годов. Кроме того, ученые отметили, что значительное ежегодное снижение средних концентраций озона начало происходить по крайней мере к 1980 году. Измерения со спутников, самолетов, наземных датчиков и других инструментов показывают, что общие интегрированные уровни озона в столбе (то есть количество молекул озона, присутствующих на квадратный метр в отобранных столбцах воздуха) уменьшилось примерно на 5 процентов в период с 1970 по середину 1990-х годов с небольшими изменениями впоследствии.Наибольшее уменьшение содержания озона произошло в высоких широтах (к полюсам), а наименьшее — в более низких широтах (тропики). Кроме того, атмосферные измерения показывают, что истощение озонового слоя увеличивает количество УФ-излучения, достигающего поверхности Земли.
озонозондИсследователи запускают воздушный шар с озонозондом, прибором для измерения содержания озона в атмосфере, на Южнополярной станции Амундсен-Скотт в Антарктиде.
NOAA Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчасСвязь истощения озонового слоя с массовым вымиранием
Эксперимент, показывающий, как сосны становятся временно стерильными под воздействием интенсивного УФ-излучения, подтверждая теорию о том, что истощение озонового слоя могло вызвать самое массовое вымирание на Земле.
Показано с разрешения Регентов Калифорнийского университета. Все права защищены. (Партнер Britannica Publishing) См. Все видеоролики к этой статьеЭто глобальное уменьшение стратосферного озона хорошо коррелирует с повышением уровней хлора и брома в стратосфере в результате производства и выброса ХФУ и других галоидоуглеродов.Галоидоуглероды производятся промышленностью для различных целей, таких как хладагенты (в холодильниках, кондиционерах и больших чиллерах), пропелленты для аэрозольных баллончиков, пенообразователи для изготовления пенопласта, средства пожаротушения и растворители для химической чистки и обезжиривания. Атмосферные измерения четко подтвердили теоретические исследования, показывающие, что хлор и бром, высвобождаемые из галоидоуглеродов в стратосфере, вступают в реакцию с озоном и разрушают его.
процесс разрушения озонаБлок-схема, изображающая основные этапы разрушения стратосферного озона.
Encyclopædia Britannica, Inc.Самый серьезный случай истощения озонового слоя был впервые задокументирован в 1985 году в статье ученых Британской антарктической службы (BAS) Джозефа К. Фармана, Брайана Г. Гардинера и Джонатана Д. Шанклина. Начиная с конца 1970-х годов, весной (с сентября по ноябрь) над Антарктидой наблюдалось большое и быстрое уменьшение общего содержания озона, часто более чем на 60 процентов по сравнению со среднемировым значением. Фарман и его коллеги впервые задокументировали это явление над своей станцией BAS в заливе Галлей в Антарктиде.Их анализ привлек внимание научного сообщества, которое обнаружило, что это уменьшение общего содержания озонового слоя было более чем на 50 процентов по сравнению с историческими значениями, наблюдавшимися как с помощью наземных, так и спутниковых методов.
Озоновая дыра в южном полушарииДве гистограммы, изображающие максимальный размер озоновой дыры и минимальное покрытие озоном (в единицах Добсона) озоновой дыры южного полушария, 1979–2014 годы.
Encyclopædia Britannica, Inc.В результате работы Фармана возник ряд гипотез, которые пытались объяснить антарктическую «озоновую дыру».Первоначально предполагалось, что уменьшение содержания озона можно объяснить каталитическим циклом хлора, в котором отдельные атомы хлора и их соединения отделяют отдельные атомы кислорода от молекул озона. Поскольку произошла большая потеря озона, чем можно было объяснить поступлением химически активного хлора, доступного в полярных регионах с помощью известных в то время процессов, возникли другие гипотезы. Специальная кампания по измерениям, проведенная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и Национальным управлением по исследованию океанов и атмосферы (NOAA) в 1987 году, а также более поздние измерения доказали, что химия хлора и брома действительно несет ответственность за озоновую дыру, но для другая причина: дыра оказалась продуктом химических реакций, происходящих с частицами, которые составляют полярные стратосферные облака (PSC) в нижней части стратосферы.
Зимой воздух над Антарктикой становится чрезвычайно холодным из-за недостатка солнечного света и меньшего перемешивания нижнего стратосферного воздуха над Антарктидой с воздухом за пределами региона. Это пониженное перемешивание вызвано циркумполярным вихрем, также называемым полярным зимним вихрем. Воздух над Антарктидой и прилегающими к ней морями, ограниченный стратосферной струей ветра, циркулирующей между приблизительно 50 ° и 65 ° южной широты, эффективно изолирован от воздуха за пределами региона. Чрезвычайно низкие температуры внутри вихря приводят к образованию PSC, которые происходят на высотах примерно от 12 до 22 км (от 7 до 14 миль).Химические реакции, происходящие с частицами PSC, превращают менее химически активные хлорсодержащие молекулы в более реактивные формы, такие как молекулярный хлор (Cl 2 ), который накапливается в течение полярной ночи. (Соединения брома и оксиды азота также могут реагировать с этими облачными частицами.) Когда день возвращается в Антарктиду ранней весной, солнечный свет расщепляет молекулярный хлор на отдельные атомы хлора, которые могут вступать в реакцию с озоном и разрушать его. Разрушение озона продолжается до разрушения полярного вихря, что обычно происходит в ноябре.
Полярный зимний вихрь также образуется в Северном полушарии. Однако в целом он не такой сильный и не такой холодный, как тот, что образуется в Антарктике. Хотя полярные стратосферные облака могут формироваться в Арктике, они редко сохраняются достаточно долго для значительного уменьшения содержания озона. Было измерено уменьшение содержания озона в Арктике на 40 процентов. Это истончение обычно происходит в те годы, когда более низкие температуры стратосферы в арктическом вихре были достаточно низкими, чтобы привести к процессам разрушения озона, аналогичным тем, которые наблюдаются в озоновой дыре в Антарктике.Как и в случае с Антарктикой, значительное увеличение концентраций химически активного хлора было зафиксировано в арктических регионах, где имеют место высокие уровни разрушения озона.
Факты и информация об истощении озонового слоя
За последние 30 лет люди добились прогресса в предотвращении разрушения озонового слоя за счет ограничения использования определенных химикатов. Но еще многое предстоит сделать для защиты и восстановления атмосферного щита, который находится в стратосфере на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 километров) над поверхностью Земли.
Атмосферный озон поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение солнца, особенно вредные лучи типа UVB. Воздействие УФ-В излучения связано с повышенным риском рака кожи и катаракты, а также с повреждением растений и морских экосистем. Атмосферный озон иногда называют «хорошим» озоном из-за его защитной роли, и его не следует путать с тропосферным или приземным «плохим» озоном, ключевым компонентом загрязнения воздуха, связанным с респираторными заболеваниями.
Озон (O 3 ) — это газ с высокой реакционной способностью, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода.Его концентрация в атмосфере, естественно, колеблется в зависимости от времени года и широты, но в целом она была стабильной, когда в 1957 году начались глобальные измерения. Новаторские исследования 1970-х и 1980-х годов выявили признаки проблем.
Озоновые угрозы и «дыра»В 1974 году два химика из Калифорнийского университета в Ирвине Марио Молина и Шервуд Роуленд опубликовали в журнале « Nature » статью, в которой подробно описывались угрозы озоновому слою со стороны хлорфторуглеродов (ХФУ). газы.В то время ХФУ широко использовались в аэрозольных баллончиках и в качестве охлаждающих жидкостей во многих холодильниках. Когда они достигают стратосферы, солнечные ультрафиолетовые лучи расщепляют ХФУ на вещества, в состав которых входит хлор.
Новаторское исследование, за которое они были удостоены Нобелевской премии по химии 1995 года, пришло к выводу, что атмосфера обладает «конечной способностью поглощать хлор» в стратосфере.
Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, согласно U.S. Агентство по охране окружающей среды уничтожает озон гораздо быстрее, чем его можно заменить.
Работа Молины и Роуленда получила поразительное подтверждение в 1985 году, когда группа английских ученых обнаружила дыру в озоновом слое над Антарктидой, которая позже была связана с ХФУ. «Дыра» на самом деле представляет собой область стратосферы с чрезвычайно низкими концентрациями озона, которая повторяется каждый год в начале весны в Южном полушарии (с августа по октябрь). Весна приносит солнечный свет, который выделяет хлор в стратосферные облака.
Аэрозоль из баллончиков иногда содержит озоноразрушающие вещества, называемые хлорфторуглеродами или CFC.
Фотография Марка ТиссенаПожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.
Состояние озонового слоя сегодняПризнание вредного воздействия ХФУ и других озоноразрушающих веществ привело к подписанию в 1987 году Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой, знаменательного соглашения о поэтапном отказе от тех веществ, которые были ратифицирована всеми 197 странами-членами ООН.Без пакта в США было бы еще 280 миллионов случаев рака кожи, 1,5 миллиона смертей от рака кожи и 45 миллионов катаракт — и в мире было бы как минимум на 25 процентов жарче.
Спустя более 30 лет после Монреальского протокола ученые НАСА задокументировали первое прямое доказательство того, что антарктический озон восстанавливается из-за поэтапного отказа от ХФУ: истощение озонового слоя в регионе снизилось на 20 процентов с 2005 года. А в конце 2018 года Организация Объединенных Наций подтвердила в своей научной оценке, что озоновый слой восстанавливается, прогнозируя, что он полностью заживет в (неполярном) северном полушарии к 2030-м годам, затем в Южном полушарии в 2050-х годах и полярных регионах к 2060 году.
Мониторинг озонового слоя продолжается, и выясняется, что восстановление может оказаться не таким простым, как хотелось бы. Исследование, проведенное в начале 2018 года, показало, что содержание озона в нижних слоях стратосферы неожиданно и необъяснимо упало с 1998 года, в то время как другое указало на возможные продолжающиеся нарушения Монреальского пакта.
Когда речь заходит о вредных газах охлаждающих жидкостей, мир еще не ясен. Некоторые гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), переходные заменители, которые менее разрушительны, но все же вредны для озона, все еще используются.Развивающимся странам необходимо финансирование из Многостороннего фонда Монреальского протокола для ликвидации наиболее широко используемого из них — хладагента R-22. Следующее поколение охлаждающих жидкостей, гидрофторуглеродов (ГФУ), не разрушает озон, но они являются мощными парниковыми газами, которые удерживают тепло, способствуя изменению климата.
Хотя ГФУ составляют небольшую долю выбросов по сравнению с углекислым газом и другими парниковыми газами, их эффект потепления планеты побудил в 2016 году добавить к Монреальскому протоколу Кигалийскую поправку.Поправка, вступившая в силу в январе 2019 года, направлена на сокращение использования ГФУ более чем на 80 процентов в течение следующих трех десятилетий. Тем временем компании и ученые работают над экологически безопасными альтернативами, включая новые охлаждающие жидкости и технологии, которые уменьшают или устраняют зависимость от химикатов.
Полярные озоновые дыры | Департамент сельского хозяйства, водных ресурсов и окружающей среды
Что вызывает «дыры»?
Полярные озоновые дыры — это области с более низкой концентрацией стратосферного озона, которые образуются над Антарктикой и Арктикой в результате деятельности человека.Озоноразрушающие вещества, содержащие атомы хлора и брома, выбрасываются в атмосферу в результате деятельности человека, например, при использовании аэрозолей, а также от холодильного оборудования и оборудования для кондиционирования воздуха. Когда эти химические вещества сочетаются с определенными погодными условиями, особенно продолжительными, очень холодными и сильными ветрами, которые часто возникают в стратосфере над полюсами весной, химические реакции вызывают более быстрое разрушение молекул озона в стратосфере, что приводит к серьезному истощению озоновый слой.
Озоновая дыра в Антарктике
Что это?
Озоновая дыра над Антарктикой — это разрежение или истощение озона в стратосфере над Антарктикой каждую весну. Этот ущерб происходит из-за присутствия хлора и брома из озоноразрушающих веществ в стратосфере и особых метеорологических условий над Антарктикой. В Антарктике намного холоднее, чем на остальной планете, и здесь постоянно дуют сильные ветры.
Озоновая дыра в Антарктике образуется в августе и исчезает в конце ноября, когда более теплая погода и богатый озоном воздух из-за пределов полярного вихря нарушают химические реакции, вызывающие истощение озонового слоя.
Что произошло на данный момент?
Об аномально низких концентрациях озона в стратосфере над Антарктикой впервые сообщили британские ученые в 1985 году.
Озоновые дыры в Антарктике в 2000 и 2006 годах были самыми крупными за всю историю наблюдений, их площадь составляла около 29,8 и 29,6 миллиона квадратных километров соответственно (что более чем в три с половиной раза больше Австралии). Иногда они распространялись на населенные пункты Чили, Южной Америки.
С уменьшением количества озоноразрушающих химикатов в атмосфере, озоновые дыры в Антарктике в последние годы не были такими большими и глубокими, как эти более ранние дыры.Однако очень холодная и стабильная стратосфера все еще может привести к значительному истощению озонового слоя в будущем. Один из способов значительного охлаждения стратосферы — это постоянное накопление в атмосфере углекислого газа (CO 2 ) и других парниковых газов, а также синтетических парниковых газов.
Дополнительная информация об озоновой дыре в Антарктике
Сводные отчеты об озоновой дыре над Антарктикой
Выдается CSIRO каждый год, когда антарктическая дыра образуется весной в Южном полушарии.
Спутниковый спектрометр для картирования общего озона (TOMS), 1997-2017 гг.
Данные представляют собой средние значения общего количества озона в столбе с 1 по 15 октября, выраженные в единицах Добсона (DU). Площадь озоновой дыры для каждого года обозначена красной линией 220 DU.
Ежедневные данные об озоновой дыре за 2017 г.
Арктическая озоновая дыра
Что это?
Арктическая озоновая дыра — это расслоение озона в стратосфере над Арктикой весной.
Почему ее не обнаружили одновременно с озоновой дырой в Антарктике?
В целом погода в Арктике не такая холодная, как в Антарктике.Экстремальные, продолжительные холода и сильные ветры — одна из основных причин большого размера антарктической озоновой дыры.
В 2011 году ученые заметили, что количество озона в стратосфере Арктики упало до уровней, достаточно низких, чтобы их можно было назвать озоновой дырой. Это было связано с постоянно низкими температурами и кружащимися ветрами, известными как арктический вихрь, которые не позволяли холодному воздуху выходить из региона.
Будущее
Перспективы долгосрочного восстановления озонового слоя хорошие.Ожидается, что восстановление озонового слоя постепенно уменьшит большие озоновые дыры, которые возникают как над Антарктикой, так и над Арктикой.
В соответствии с Монреальским протоколом по веществам, разрушающим озоновый слой (Монреальский протокол), производство и импорт основных озоноразрушающих веществ были прекращены для развитых стран в 1996 г. и для развивающихся стран в 2010 г.
Ученые предсказывают, что, если международное сообщество продолжит выполнять свои обязательства по Монреальскому протоколу, озоновый слой должен восстановиться до уровней до 1980 года в средних широтах к 2050 году и над Антарктикой к 2065 году.
Дополнительная информация
Озоновая дыра — Открытие Антарктиды
Введение в озон: основы
Молекула озона состоит из трех атомов кислорода вместо обычных двух (кислород, которым мы дышим, O2, составляет 21% атмосферы). Он существует только в атмосфере в следовых количествах (менее 0,001%), но его эффекты очень важны. Молекулы озона создаются взаимодействием ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца с молекулами O2: когда молекула O2 расщепляется, два свободных атома кислорода связываются с другими молекулами O2, образуя молекулы O3.Поскольку ультрафиолетовое излучение более интенсивно на больших высотах, где воздух тоньше, именно в стратосфере вырабатывается большая часть озона, что приводит к образованию так называемого «озонового слоя». Озоновый слой, содержащий более 90% всего атмосферного озона, простирается на высоте от 10 до 40 км, достигая пика примерно на 25 км. (Выше этого уровня концентрация кислорода, доступного для преобразования в озон, снижается, поэтому образуется меньше озона, несмотря на обилие УФ-излучения.)
Озоновый слой очень важен для жизни на Земле, потому что он обладает свойством поглощать наиболее разрушительную форму УФ-излучения — УФ-В-излучение с длиной волны от 280 до 315 нанометров.Поскольку УФ-излучение поглощается озоном в стратосфере, оно нагревает окружающий воздух, вызывая стратосферную температурную инверсию , которая показана на следующей диаграмме.
В нижних слоях атмосферы температура снижается с высотой из-за резкого падения давления от уровня моря вверх. Это называется адиабатическим изменением температуры — воздух охлаждается просто из-за расширения с высотой (и, наоборот, воздух под большим давлением сжимается и нагревается).Однако выше тропосферы, где атмосферное давление составляет небольшую часть его значения на уровне моря, присутствие озона вызывает повышение температуры с высотой до тех пор, пока не будет достигнута высота стратопаузы. Выше стратосферы температура снижается с высотой в мезосфере, но снова повышается в термосфере из-за воздействия излучения и заряженных частиц от Солнца на то немногое атмосферы, которое осталось около границы с космосом.
Узнайте больше о том, как ученые Антарктиды собирают данные об изменении атмосферы с высотой.
Большая часть стратосферного озона производится в тропических широтах, но высокогорные ветры разносят его по всей планете. Он постоянно формируется и разрушается, и его распределение по планете не является равномерным или постоянным. Вместо этого существуют сезонные и более долгосрочные колебания количества стратосферного озона в разных частях мира. Однако в долгосрочной перспективе естественные процессы образования и разрушения уравновешиваются: только в последние десятилетия деятельность человека привела к тому, что озон разрушается намного быстрее, чем он может образоваться, тем самым создавая озоновую дыру, которая существует сегодня.
Озон также может образовываться на уровне земли для образования «фотохимического смога»; и, поскольку озон является токсичным газом, высокий уровень содержания озона опасен для здоровья. Эта проблема возникает в основном летом в городах с интенсивным движением, когда солнечный свет взаимодействует с выхлопными газами автомобилей, содержащими оксиды азота.
Есть ирония в том, что деятельность человека разрушает озон высоко в атмосфере там, где мы этого хотим, в то же время создавая озон на уровне земли, где мы этого не хотим!
Что случилось с дырой в озоновом слое?
Почти 40 лет назад ученые обнаружили, что деятельность человека разрушает озоновый слой и что над Антарктидой образовалась дыра.Эти отрезвляющие открытия объединили мир для решения жизненно важной экологической проблемы.
Десятилетия спустя озоновая дыра прошла долгий путь с момента своего ужасного прогноза в 1980-х годах. Но это еще не повод для праздника. Между политиками и учеными все еще продолжаются усилия по обеспечению защиты озона в атмосфере. В свете продолжающегося восстановления дыры, вот руководство о том, как образовалась дыра, о скоординированных усилиях по ее устранению и о том, может ли она когда-либо измениться к худшему.
Что такое озон?
Озон или триоксислород — это газ с высокой реакционной способностью, состоящий из трех атомов кислорода. Некоторое количество озона можно найти у поверхности Земли, но большая его часть сосредоточена в стратосфере Земли. На уровне земли озон является ядовитой молекулой для человека и может повредить легкие при вдыхании. Тем не менее, на высоте 31 мили над землей он важен и защищает.
На уровне стратосферы он соединяется с другими молекулами озона в покрове, известном как озоновый слой.Эти молекулы озона поглощают УФ-излучение, действуя как солнцезащитный крем для жизни на Земле. В 1960-х и 1970-х годах исследователи начали открывать, что определенные вещества, особенно промышленные химические вещества, созданные руками человека, разрушают молекулы озона. Эти вещества разрушают молекулы озона, отрывая один из атомов кислорода. Со временем эти реакции могут сделать озоновый слой менее стабильным.
В 1985 году об этой угрозе стало известно общественности. Ученый Джозеф К. Фарман и его коллеги обнаружили, что содержание озона в атмосфере над Антарктидой уменьшилось на 40 процентов.Некоторые антропогенные вещества достигли стратосферы и разрушили озоновый слой до точки его истощения, создав чрезвычайно тонкий слой, обычно известный как озоновая дыра. Дыра образовалась на Южном полюсе из-за уникальных метеорологических и химических условий региона.
Что вызвало озоновую дыру?
Ученые определили выбросы определенных газов, содержащих озоноразрушающие вещества, в качестве основного источника проблемы. ХФУ, сокращение от хлорфторуглеродов, являются одним из наиболее вредных газов для озонового слоя.ХФУ содержат хлор — соединение, которое отлично подходит для уничтожения бактерий в плавательных бассейнах, а в газообразной форме вредно для озонового слоя.
ХФУ широко использовались в предыдущие десятилетия, пик пришелся на конец 1980-х годов. Многие холодильники, кондиционеры и пенообразующее оборудование выбрасывают в атмосферу опасные уровни газообразного хлора. Когда хлор достигает озонового слоя, ультрафиолетовое излучение солнца превращает его в реактивное вещество, которое затем разрушает молекулы озона.Другие соединения, такие как бром, также сыграли роль в разрушении озонового слоя.
Несмотря на то, что уровни этих веществ в атмосфере резко снизились с годами, озоновая дыра полностью восстановится только в ближайшие десятилетия.
Почему озоновая дыра была проблемой?
Истончение озонового слоя опасно для здоровья человека. Это потому, что больше ультрафиолетовых лучей от Солнца может проходить через слой и достигать поверхности Земли. Избыточное УФ-В излучение вызывает особую тревогу, так как оно может вызвать рак кожи и катаракту.УФ-В излучение также может нанести вред морской жизни и растениям и снизить урожайность риса, пшеницы и сои.
Воздействие ХФУ может выходить за пределы озонового слоя. ХФУ являются сильнодействующими парниковыми газами и могут иметь более широкое влияние на последствия изменения климата. ХФУ находятся в атмосфере в относительных концентрациях по сравнению с углекислым газом, поэтому их считают второстепенным участником глобального потепления.
Хотя кажется, что ХФУ не вызывают глобального потепления, с региональным потеплением вырисовывается иная картина.Недавние исследования показали, что эти же газы ускорили потепление Арктики, способствуя повышению уровня моря и потеплению поверхности на Северном полюсе.
Что помогло исправить истончение озонового слоя?
Устранение озоновой дыры заключается в обеспечении того, чтобы газы, разрушающие озоновый слой, не попадали в стратосферу. В 1987 году Организация Объединенных Наций учредила Монреальский протокол для регулирования количества этих газов в атмосфере. Монреальский протокол подписали 197 стран, и это единственный в истории договор ООН, ратифицированный всеми странами.
Со временем протокол был обновлен, чтобы включить больше веществ, которые могут нанести вред озоновому слою и климату. Например, в 2016 году гидрофторуглероды были добавлены в список контролируемых веществ, поскольку эти газы были определены как сильнодействующие парниковые газы. Договор считается одним из наиболее успешных протоколов для решения экологической проблемы, вызванной людьми.
Исправлена озоновая дыра?
Да и нет. В результате Монреальского протокола концентрации озоноразрушающих газов в атмосфере значительно снизились.Но, по словам Лауры Ревелл, профессора физики окружающей среды Кентерберийского университета, проблема еще не решена. «Пока озоновая дыра продолжает формироваться каждую зиму и весну, я не думаю, что мы можем сказать, что проблема решена. Мы должны постоянно следить за озоновым слоем, чтобы убедиться, что он восстанавливается после воздействия ХФУ », — говорит она.
Хотя газы запрещены, они не исчезли навсегда. Стивен Монцка, химик-исследователь из Национального управления океанических и атмосферных исследований, говорит, что они обнаружили в атмосфере возможные незаконные ХФУ.В 2018 году Montzka выступила соавтором отчета в Nature, который показал неожиданные уровни CFC-11, типа хлорфторуглеродов. Такая концентрация CFC-11, возможно, была результатом несанкционированного промышленного производства, противоречащего Монреальскому протоколу.
Дальнейшие исследования Montzka показали, что восстановление озоновой дыры может быть отложено из-за этих выбросов. Несмотря на это, Montzka не считает, что озоновый слой подвергается значительному риску из-за ХФУ. «Повышенные уровни CFC-11, которые мы отметили в атмосфере, представляют собой количество, которое само по себе не нанесет существенного дополнительного вреда озоновому слою, если эти уровни уменьшатся и быстро вернутся к [ожидаемым количествам]», — говорит он.
Поскольку страны продолжают соблюдать Монреальский протокол, климатические модели показывают, что к концу 21 века уровни озона должны вернуться к стандартным показателям. «Мы должны проявлять бдительность в отношении соблюдения Монреальского протокола, даже одна страна, нарушающая правила, может существенно замедлить восстановление озона», — говорит Ревелл.
Основы науки об озоновом слое | Защита озонового слоя
Озоновый слой Земли озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона.Озоновый слой находится примерно на 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли в стратосфере. Истощение этого слоя озоноразрушающими веществами (ОРВ) приведет к более высокому уровню УФВ, что, в свою очередь, вызовет рост рака кожи и катаракты и потенциальный ущерб некоторым морским организмам, растениям и пластмассам. На научной странице (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) можно найти более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. защищает все живое от вредного солнечного излучения, но деятельность человека повредила этот щит.Слабая защита озонового слоя от ультрафиолетового (УФ) света UV Ультрафиолетовое излучение — это часть электромагнитного спектра с длинами волн короче видимого света. Солнце производит ультрафиолетовое излучение, которое обычно делится на три диапазона: UVA, UVB и UVC. UVA не поглощается озоном. UVB в основном поглощается озоном, хотя некоторые из них достигают Земли. UVC полностью поглощается озоном и нормальным кислородом. НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). со временем повредит посевы и приведет к увеличению заболеваемости раком кожи и катарактой.
I. Озоновый слой
Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Самый нижний слой, тропосфера тропосфера Область атмосферы, ближайшая к Земле. Тропосфера простирается от поверхности примерно до 10 км в высоту, хотя эта высота меняется в зависимости от широты. Почти вся погода происходит в тропосфере. Mt. Эвересту, самой высокой горе на Земле, всего 8 лет.Высота 8 км. Температура в тропосфере понижается с высотой. Когда теплый воздух поднимается, он остывает, опускаясь обратно на Землю. Этот процесс, известный как конвекция, означает, что существуют огромные движения воздуха, которые очень эффективно перемешивают тропосферу., Простирается от поверхности Земли на высоту примерно до 6 миль или 10 километров (км). Практически вся деятельность человека происходит в тропосфере. Mt. Эверест, самая высокая гора на планете, имеет высоту всего около 9 км. Следующий слой, стратосфера стратосфера Область атмосферы над тропосферой.Стратосфера простирается от 10 до 50 км в высоту. Коммерческие авиалинии летают в нижних слоях стратосферы. На больших высотах стратосфера становится теплее. Фактически, это потепление вызвано поглощением озона ультрафиолетового излучения. Теплый воздух остается в верхних слоях стратосферы, а холодный — в нижних, поэтому вертикальное перемешивание в этом регионе гораздо меньше, чем в тропосфере. Оно продолжается от 6 миль (10 км) до примерно 31 мили (50 км). Большинство коммерческих самолетов летают в нижней части стратосферы.
Большая часть атмосферного озона сконцентрирована в слое стратосферы на высоте от 9 до 18 миль (от 15 до 30 км) над поверхностью Земли (см. Рисунок ниже). Озон — это молекула, содержащая три атома кислорода. В любой момент времени молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере. Общая сумма оставалась относительно стабильной в течение десятилетий, когда она измерялась.
Источник: Рисунок Q1-2 от Микаэлы И. Хегглин (ведущий автор), Дэвида В. Фэи, Мак МакФарланда, Стивена А.Монцка и Эрик Р. Нэш, Двадцать вопросов и ответов об озоновом слое: обновление 2014 г., Научная оценка разрушения озона: 2014 г., 84 стр., Всемирная метеорологическая организация, Женева, Швейцария, 2015 г. Озоновый слой в стратосфере поглощает часть солнечного излучения, не позволяющая ему достичь поверхности планеты. Что наиболее важно, он поглощает часть ультрафиолетового излучения под названием UVB UVB Полоса ультрафиолетового излучения с длинами волн 280-320 нанометров, производимая Солнцем.UVB — это вид ультрафиолетового света от солнца (и солнечных ламп), который имеет несколько вредных эффектов. UVB особенно эффективен при повреждении ДНК. Это причина меланомы и других видов рака кожи. Это также было связано с повреждением некоторых материалов, сельскохозяйственных культур и морских организмов. Озоновый слой защищает Землю от большинства солнечных лучей UVB. Всегда важно защитить себя от ультрафиолета B, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надев головные уборы, солнцезащитные очки и солнцезащитный крем. Однако эти меры предосторожности станут более важными по мере усугубления разрушения озонового слоя.НАСА предоставляет дополнительную информацию на своем веб-сайте (http://www.nas.nasa.gov/About/Education/Ozone/radiation.html). УФ-В излучение связано со многими вредными эффектами, включая рак кожи, катаракту и вред. некоторым культурам и морским обитателям.
Ученые установили рекорды за несколько десятилетий, детализирующие нормальные уровни озона во время естественных циклов. Концентрация озона в атмосфере естественным образом меняется в зависимости от солнечных пятен, времен года и широты. Эти процессы хорошо понятны и предсказуемы.Каждое естественное снижение уровня озона сопровождалось восстановлением. Однако, начиная с 1970-х годов, научные данные показали, что озоновый щит истощается далеко за пределами естественных процессов.
II. Разрушение озона
Когда атомы хлора и брома вступают в контакт с озоном в стратосфере, они разрушают молекулы озона. Один атом хлора может разрушить более 100 000 молекул озона, прежде чем он будет удален из стратосферы. Озон может быть разрушен быстрее, чем он создается естественным путем.
Некоторые соединения выделяют хлор или бром при воздействии интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере. Эти соединения способствуют разрушению озонового слоя и называются озоноразрушающими веществами (ODS ODS Соединение, которое способствует разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторуглероды (HCFC), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ. ОРВ, как правило, очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под воздействием интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере.Когда они распадаются, они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Доступен подробный список (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с указанием их ОРП, ПГП и номеров КАС.). ОРВ, выделяющие хлор, включают хлорфторуглероды хлорфторуглероды Газы, подпадающие под действие Монреальского протокола 1987 года и используемые для охлаждения, кондиционирования воздуха, упаковки, изоляции, растворителей или аэрозольных пропеллентов. Поскольку они не разрушаются в нижних слоях атмосферы, ХФУ уносятся в верхние слои атмосферы, где при соответствующих условиях разрушают озон.Эти газы заменяются другими соединениями: гидрохлорфторуглеродами, временным заменителем ХФУ, которые также подпадают под действие Монреальского протокола, и гидрофторуглеродами, подпадающими под действие Киотского протокола. Все эти вещества также являются парниковыми газами. См. Гидрохлорфторуглероды, гидрофторуглероды, перфторуглероды, озоноразрушающие вещества. (CFC), гидрохлорфторуглероды гидрохлорфторуглероды Соединения, содержащие атомы водорода, фтора, хлора и углерода.Хотя озоноразрушающие вещества, они менее способны разрушать стратосферный озон, чем хлорфторуглероды (ХФУ). Они были введены в качестве временной замены ХФУ, которые также являются парниковыми газами. См. Озоноразрушающее вещество. (ГХФУ), четыреххлористый углерод четыреххлористый углерод Соединение, состоящее из одного атома углерода и четырех атомов хлора. Тетрахлорметан широко использовался в качестве сырья для многих промышленных целей, включая производство хлорфторуглеродов (ХФУ), а также в качестве растворителя.Использование растворителя прекратилось, когда было обнаружено, что он канцерогенный. Он также используется в качестве катализатора для доставки ионов хлора в определенные процессы. Его озоноразрушающий потенциал составляет 1,2, а метилхлороформ метилхлороформ Соединение, состоящее из углерода, водорода и хлора. Метилхлороформ используется в качестве промышленного растворителя. Его озоноразрушающий потенциал составляет 0,11. ОРВ, выделяющие бром, включают галоны галоны Соединения, также известные как бромфторуглероды, которые содержат бром, фтор и углерод.Обычно они используются в качестве средств пожаротушения и вызывают разрушение озонового слоя. Бром во много раз более эффективен в разрушении стратосферного озона, чем хлор. См. Озоноразрушающее вещество. и бромистый метил бромистый метил Соединение, состоящее из углерода, водорода и брома. Бромистый метил — эффективный пестицид, используемый для фумигации почвы и многих сельскохозяйственных продуктов. Поскольку он содержит бром, он разрушает стратосферный озон и имеет озоноразрушающий потенциал 0,6. Производство бромистого метила было прекращено 31 декабря 2004 г., за исключением допустимых исключений.Доступно гораздо больше информации (http://www.epa.gov/ozone/mbr/index.html). Хотя ОРВ выбрасываются на поверхность Земли, в конечном итоге они переносятся в стратосферу в процессе, который может длиться очень долго. от двух до пяти лет.
В 1970-х годах возникла обеспокоенность по поводу воздействия озоноразрушающих веществ (ODS ODS Соединение, которое способствует разрушению стратосферного озона. ОРВ включают хлорфторуглероды (CFC), гидрохлорфторуглероды (HCFC), галоны, бромистый метил, четыреххлористый углерод, гидробромфторуглероды, хлорбромметан и метилхлороформ.ОРВ обычно очень стабильны в тропосфере и разлагаются только под воздействием интенсивного ультрафиолетового света в стратосфере. Когда они распадаются, они выделяют атомы хлора или брома, которые затем разрушают озон. Доступен подробный список (http://www.epa.gov/ozone/science/ods/index.html) веществ класса I и класса II с указанием их ОРС, ПГП и номеров КАС.) В стратосферном озоновом слое озоновый слой Область стратосферы, содержащая основную часть атмосферного озона. Озоновый слой находится примерно на 15-40 километров (10-25 миль) над поверхностью Земли в стратосфере.Истощение этого слоя озоноразрушающими веществами (ОРВ) приведет к более высокому уровню УФВ, что, в свою очередь, вызовет рост рака кожи и катаракты и потенциальный ущерб некоторым морским организмам, растениям и пластмассам. На научной странице (http://www.epa.gov/ozone/science/index.html) можно найти более подробную информацию о науке об истощении озонового слоя. побудили несколько стран, включая Соединенные Штаты, запретить использование хлорфторуглеродов (CFCs CFCs Органические соединения, состоящие из атомов углерода, хлора и фтора.Примером является CFC-12 (CCI2F2), используемый в качестве хладагента в холодильниках и кондиционерах, а также в качестве вспенивающего агента. Газообразные CFC могут разрушать озоновый слой, когда они медленно поднимаются в стратосферу, разрушаются сильным ультрафиолетовым излучением, высвобождают атомы хлора, а затем вступают в реакцию с молекулами озона. См. «Озоноразрушающее вещество».) Как аэрозоль аэрозоль Маленькая капля или частица, взвешенные в атмосфере, обычно содержащие серу. Аэрозоли выделяются естественным путем (например,, при извержениях вулканов) и в результате деятельности человека (например, при сжигании ископаемого топлива). Нет никакой связи между аэрозолями в виде твердых частиц и продуктами под давлением, также называемыми аэрозолями. (См. Ниже) пропелленты. Однако мировое производство ХФУ и других ОРВ продолжало быстро расти, поскольку были найдены новые применения этих химикатов в холодильном оборудовании, пожаротушении, пенопласте и других применениях.
Некоторые природные процессы, например, сильные извержения вулканов, могут косвенно влиять на уровень озона.Например, Mt. Извержение Пинатубо в 1991 году не увеличило концентрацию хлора в стратосфере, но произвело большое количество крошечных частиц, называемых аэрозолями аэрозоли Маленькие частицы или капли жидкости в атмосфере, которые могут поглощать или отражать солнечный свет в зависимости от своего состава. (отличается от потребительских товаров, также известных как аэрозоли). Эти аэрозоли увеличивают эффективность хлора в разрушении озона. Аэрозоли в стратосфере создают поверхность, на которой хлор на основе CFC может разрушать озон.Однако эффект от вулканов непродолжительный.
Не все источники хлора и брома способствуют разрушению озонового слоя. Например, исследователи обнаружили, что хлор из бассейнов, промышленных предприятий, морской соли и вулканов не достигает стратосферы. Напротив, ОРВ очень стабильны и не растворяются под дождем. Таким образом, отсутствуют естественные процессы, удаляющие ОРВ из нижних слоев атмосферы.
Одним из примеров истощения озонового слоя является ежегодная озоновая «дыра» над выходом из Антарктиды, образовавшаяся во время антарктической весны с начала 1980-х годов.На самом деле это не дыра в озоновом слое, а большая часть стратосферы с очень низким содержанием озона.
Разрушение озона не ограничивается районом Южного полюса. Исследования показали, что истощение озонового слоя происходит на широтах, включая Северную Америку, Европу, Азию и большую часть Африки, Австралии и Южной Америки. Более подробную информацию о глобальных масштабах истощения озонового слоя можно найти в публикации Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2014 Exit, разработанной Программой Организации Объединенных Наций по окружающей среде.
— озоновая дыра 2020 года закрывается рекордно
Рекордная озоновая дыра в Антарктике 2020 года, наконец, закрылась в конце декабря после исключительного сезона из-за природных метеорологических условий и продолжающегося присутствия озоноразрушающих веществ в атмосфере.
Озоновая дыра в Антарктике 2020 года быстро росла с середины августа и достигла пика в 24,8 миллиона квадратных километров 20 сентября 2020 года, распространившись на большую часть антарктического континента.
Это была самая продолжительная и одна из самых больших и глубоких дыр с момента начала мониторинга озонового слоя 40 лет назад. Его приводили в движение сильный, стабильный и холодный полярный вихрь и очень низкие температуры в стратосфере (слой атмосферы между 10 и примерно 50 км высотой). Те же метеорологические факторы также способствовали рекордной озоновой дыре в Арктике в 2020 году.
Это контрастирует с необычно маленькой и недолговечной озоновой дырой в Антарктике в 2019 году.
«Последние два сезона озоновой дыры демонстрируют годовую изменчивость озоновой дыры и улучшают наше понимание факторов, ответственных за ее образование, масштабы и серьезность», — сказала Оксана Тарасова, руководитель Отдела исследований атмосферной среды ВМО, курирует сеть станций мониторинга Глобальной службы атмосферы ВМО. «Нам необходимы дальнейшие международные действия для обеспечения соблюдения Монреальского протокола по химическим веществам, разрушающим озоновый слой. В атмосфере все еще содержится достаточно озоноразрушающих веществ, чтобы вызывать разрушение озонового слоя на ежегодной основе », — сказала д-р Тарасова.
Программа Глобальной службы атмосферы ВМО работает в тесном сотрудничестве со Службой атмосферного мониторинга Коперника, НАСА, Канадой по вопросам окружающей среды и изменения климата и другими партнерами в целях мониторинга озонового слоя Земли, который защищает нас от вредных ультрафиолетовых лучей солнца.
Сильный полярный вихрь
Истощение озонового слоя напрямую связано с температурой в стратосфере, которая представляет собой слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км.Это связано с тем, что полярные стратосферные облака, которые играют важную роль в химическом разрушении озона, образуются только при температурах ниже -78 ° C.
Эти полярные стратосферные облака содержат кристаллы льда, которые могут превращать нереактивные соединения в реактивные, которые затем могут быстро разрушать озон, как только солнечный свет становится доступным для запуска химических реакций. Эта зависимость от полярных стратосферных облаков и солнечной радиации является основной причиной того, что озоновая дыра видна только в конце зимы / начале весны.
В течение весеннего сезона в Южном полушарии (август — октябрь) озоновая дыра над Антарктикой увеличивается в размерах, достигая максимума в период с середины сентября до середины октября (изображение озоновой дыры НАСА в 2020 г. на сентябрьском пике на снимке слева). Когда температура в атмосфере (стратосфере) начинает повышаться в конце весны в Южном полушарии, истощение озонового слоя замедляется, полярный вихрь ослабевает и, наконец, разрушается, и к концу декабря уровни озона вернулись к норме.
Однако в 2020 году сильный, стабильный и холодный полярный вихрь поддерживал постоянную низкую температуру озонового слоя над Антарктидой, предотвращая смешивание обедненного озоном воздуха над Антарктидой с богатым озоном воздухом из более высоких широт.
В течение большей части сезона 2020 года концентрации стратосферного озона на высоте около 20-25 км над уровнем моря (50-100 гПа) достигли почти нулевых значений при глубине озонового слоя всего в 94 единицы Добсона (единица измерения), или примерно одну треть. нормального значения.
Служба атмосферного мониторинга ЕС Copernicus сообщила, что анализ озона показал, что озоновая дыра закрылась 28 декабря.
Каждый сезон за появлением озоновой дыры и ее развитием отслеживают с помощью спутников и ряда наземных станций наблюдения. Характеристики озоновой дыры, интерактивные карты, временные ряды, текущее состояние и прогноз подготавливаются и контролируются большим сообществом по озону с помощью услуг различных организаций, таких как Служба мониторинга атмосферы Коперника (CAMS), программа NASA ozonewatch, NOAA, KNMI, ECCC и другие.
Монреальский протокол
Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, является знаковым многосторонним природоохранным соглашением, регулирующим производство и потребление почти 100 химических веществ, называемых озоноразрушающими веществами (ОРВ). После введения запрета на галоидуглероды озоновый слой медленно восстанавливается, и данные четко показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры — с учетом годовых колебаний.
В последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 г., сделан вывод о том, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возврату значений озона над Антарктикой к уровням до 1980 г. к 2060 г.Это связано с длительным сроком службы химических веществ в атмосфере.
.