Озоновая дыра над антарктидой кратко
Обновлено: 04.07.2024
Многие поэты и писатели называют Антарктиду белой пустыней и безмолвной землёй. И они правы, эта земля абсолютно непригодна для жизни, а все потому что на ней царят антарктическая зима и отрицательная температура воздуха. Однако, на этом континенте обитают некоторые виды животных и птиц, также на него очень часто отправляются экспедиции для проведения исследований.
Здесь нет ни заводов, ни торговых центров, ни автострад, ни домов. Воздух Антарктиды не загрязняют выхлопные газы, мусор и прочее. Однако, и тут имеется очень серьёзная экологическая проблема. Её причиной стала озоновая дыра. На данный момент этой проблемой озабочены экологи по всему миру. Озон — химическое соединение, состоящее из трех молекул, или, говоря простыми словами, это крайне ядовитый голубой газ, который имеет едкий запах. Данный вид газа учёные относят к первому классу опасности.
В этой статье ты найдёшь множество правдивых фактов об озоновой дыре, которая находится над Антарктидой.
Для чего нужен озон?
Как уже было сказано ранее озон — это довольно опасный вид газа. Однако, он просто необходим в атмосфере для того, чтобы обеспечить защиту нашей планеты от высокого солнечного ультрафиолетового излучения. Толщина озонового слоя составляет не менее трёхсот единиц Добсона. Но порой толщина газа может уменьшиться по тем или иным причинам. В таких случаях и образовывается озоновая дыра над Антарктидой.
Учёные выяснили, что на толщину газовой прослойки очень сильно влияют бромиды и хлориды, которые имеются в земной атмосфере. Чаще всего данные соединения используют производители аэрозольных баллончиков и холодильного оборудования. В середине 90-х годов использовать эти соединения в производстве было запрещено, однако, не все этому запрету подчинились. Также большое влияние на озоновый слой оказывает температура атмосферой среды, отсюда следует, что её изменение провоцирует климатические изменения и разрушает слои газа.
Исследования феномена
Когда точно образовалась озоновая дыра, учёные сказать не могут. Обнаружили её совершенно случайно в 1985 году. Учёные сразу же установили масштаб данного феномена. Его размер составляет более 19 миллионов квадратных километров, и простирается он над вечной мерзлотой. Образовавшаяся озоновая дыра мгновенно была приравнена к экологической катастрофе. А с 1988 года экологи со всего мира наблюдают за ней. По мнению сотрудников NASA и Национального управления океанических и атмосферных исследований Соединённых Штатов Америки, самый минимальный диаметр озоновой дыры был зафиксирован в 2018 году.
Современная наука не стоит на месте, именно поэтому ученым удаётся открыть все больше и больше тайн космической вселенной. Стоит отметить тот факт, что второй сезон Коллайдера подробно описывает многие теоретические модели, которые происходят в плазме Солнца. Предположения учёных о том, что оно очень сильно влияет на озоновую дыру над Антарктидой, оказались верны.
Причины возникновения озоновой дыры
Как уже было сказано ранее, один из самых главных факторов возникновения озоновой дыры над вечной мерзлотой — это разрушение толщины газового слоя. Однако, на сегодняшний день точная причина возникновения данного феномена исследователям неизвестна. Существует только масса предположений.
- Первое предположение говорит о том, что солнце очень сильно влияет на возникновение озоновых дыр. А все потому, что на его поверхности происходит огромное количество магнитных бурь, которые провоцируют выброс плазменных веществ в пространство.
- Вторая версия рассказывает о том, что главная причина возникновения озоновой дыры кроется в геологических процессах на Земле. Например, во время извержения вулкан извергает из себя очень много разных химических веществ, которые вступают в реакцию со слоями озона.
- Версия третья — глобальное потепление.
- Четвёртое предположение, которое выдвинули учёные — лесные пожары, участившиеся в последнее время.
- Так же на слой озона могут оказать свое влияние и динамические процессы, которые принято называть гравитационными волнами, происходящие на поверхности Земли.
- Не стоит забывать и о деятельности человека, с каждым годом заводы и фабрики выбрасывают в воздух все больше и больше ядовитых веществ, которые разрушают атмосферный слой.
Большинство учёных являются сторонниками последней версии. Они считают, что именно промышленная деятельность влияет на истощение озонового слоя. Человеческая жизнедеятельность разрушает слой озона в атмосфере, солнечные лучи и высокий уровень радиоактивности через образовавшуюся в атмосфере брешь пагубно влияют на состояние здоровья человека. Именно поэтому участились заболевания раком и прочие.
Возможные последствия
Толстый слой озона — это некая защитная оболочка Земли, которая надёжно укрывает нашу планету от крайне вредного ультрафиолетового излучения. Научно доказано, что жизнь на планете Земля существует благодаря совокупности таких факторов, как комфортная температура, наличие воды и кислородный слой, который пригоден для всех живых организмов.
Отсюда следует, что озоновая дыра над Антарктидой грозит вымиранием всему живому, что есть на планете. А все потому, что все представители флоры и фауны, в том числе и человек, не способны выжить в условиях очень сильного солнечного излучения.
Если это произойдёт, то наша планета станет похожей на безжизненную пустыню, в которой способны выжить только простейшие микроорганизмы и споры.
Озоновая дыра, ежегодно возникающая над Антарктикой, является одной из самых крупных и глубоких за последние годы. Эксперты ВМО сообщили, что анализ показывает, что отверстие достигло максимального размера.
Озоновая дыра 2020 года быстро росла с середины августа и достигла пика в 24 миллиона квадратных километров в начале октября. Сейчас он покрывает 23 миллиона км2, что выше среднего показателя за последнее десятилетие и распространяется на большую часть Антарктического континента.
«С возвращением Солнца к Южному полюсу в последние недели мы наблюдали продолжающееся истощение озонового слоя в этом районе. После необычайно маленькой и кратковременной озоновой дыры в 2019 году, вызванной особыми метеорологическими условиями, в этом году мы снова регистрируем довольно большую, что подтверждает необходимость продолжения соблюдения Монреальского протокола, запрещающего выбросы озоноразрушающих химикатов.”
Монреальский протокол запрещает выбросы химикатов, разрушающих озоновый слой. После запрета на галогенуглеводороды озоновый слой медленно восстанавливается; данные четко показывают тенденцию к уменьшению площади озоновой дыры.
В последней научной оценке разрушения озонового слоя Программы ВМО / ООН по окружающей среде, выпущенной в 2018 году, сделан вывод о том, что озоновый слой находится на пути восстановления и к потенциальному возвращению значений озона над Антарктикой к уровням до 1980 года к 2060 году.
Большая озоновая дыра в 2020 году была вызвана сильным, стабильным и холодным полярным вихрем, который постоянно поддерживал температуру озонового слоя над Антарктидой.
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.
Наблюдалось, что концентрация стратосферного озона снизилась до почти нулевых значений над Антарктидой на высоте около 20-25 км (50-100 гПа), при этом глубина озонового слоя опускается чуть ниже 100 единиц Добсона, что составляет примерно треть его типичного значения за пределами озоновая дыра.
В течение весеннего сезона в Южном полушарии (август - октябрь) озоновая дыра над Антарктикой увеличивается в размерах, достигая максимума между серединой сентября и серединой октября. 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 возвращаются к норме.
В прошлом месяце над Арктикой была замечена озоновая дыра площадью шесть миллионов квадратных километров. Над северным полюсом такое случилось впервые, и неожиданная близость атмосферной бреши к нашему дому заставила многих задаться резонным вопросом: кажется, для защиты озонового слоя планеты человечество приложило немало сил — неужели мы в итоге не справились? На самом деле нет, все хорошо: дыра над Арктикой это не симптом неудачи Монреальского протокола, а сам протокол вообще следует считать образцовым примером тому, что мы умеем решать проблемы глобального масштаба. О том, как его принимали и что получили 31 год спустя, рассказывает для N + 1 ведущий научный сотрудник лаборатории изменений климата и окружающей среды Арктического и антарктического научно-исследовательского института (ААНИИ) Алексей Екайкин.
У климатических отрицателей есть один железный (как им кажется) аргумент: мол, вспомните историю с озоновым слоем — раздули шумиху с фреоном, перешли на производство других хладагентов, кто-то на этом заработал, а потом про озон благополучно забыли. Вот и с глобальным потеплением точно так же, это игра нечестных дельцов, пытающихся погреть на потеплении руки.
Парадокс этого аргумента в том, что в реальности все было ровно наоборот. История с Монреальским протоколом это пример того, что человечество способно успешно решать отдельно взятые глобальные проблемы.
Хлор, пожиратель озона
В начале 1970-х годов химики Франк Шервуд Роуленд и Марио Молина заинтересовались судьбой хлорфторуглеродов (ХФУ) в атмосфере. Первоначально они собирались использовать эти инертные и потому долгоживущие газы для изучения атмосферной циркуляции. Ученые предположили, что рано или поздно эти вещества попадают в стратосферу, где время их жизни может составлять 40-150 лет, и где они постепенно разлагаются ультрафиолетом с образованием хлора. Им также были известны работы Пауля Крутцена и Харольда Джонстона, которые примерно в то же время изучали разложение озона в атмосфере за счет реакции с оксидами азота.
Зачем озон планете
Озон — это неустойчивая форма кислорода с химической формулой О3.
Обнаружили его в XVIII веке по характерному запаху, но описали уже лишь в XIX-м. 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.
В тропосфере озон, таким образом, считается загрязняющим веществом.
Экран этот весьма тонкий: если собрать весь озон атмосферы возле поверхности Земли и сжать до нормального давления, то получится слой толщиной всего лишь около 3 миллиметров — что соответствует 300 единицам Добсона (ДЕ), в которых принято измерять содержание этого газа.
Как менялся озоновый слой над Антарктидой с 1979 по 2019 год
NASA Earth Observatory
Озон производится в стратосфере постоянно, но озоновый слой не становится больше, потому что этот газ разрушается реакциями с оксидами азота, галогенами (особенно хлором и бромом), ионами OH-, а также самопроизвольно. До того, как на происходящее с озоном стали влиять мы, образование и разрушение озона находились в равновесии, которое изредка нарушалось впрыском в стратосферу разрушающих озон веществ вулканами.
Время чинить небо
В 1974-м году события развивались стремительно. Широкая общественность сильно обеспокоилась, и уже в декабре 1974 года Роуленд и Молина были приглашены на слушания в палату представителей США, где было принято решение более детально изучить этот вопрос. В 1976 году академия наук США, проведя собственные исследования, подтвердила выводы ученых.
Почему дыра в Антарктиде
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 условиях полярной ночи температура в нижней стратосфере падает до -80 ºС, и там формируются полярные стратосферные — они же перламутровые — облака (ПСО), в присутствии которых химические реакции разрушения озона резко ускоряются. Но для этих реакций также нужно УФ излучение, поэтому основное снижение уровня озона приходится на весну, с появлением первых солнечных лучей.
Над Антарктикой формируется огромная дыра в озоновом слое, покрывающая весь континент — количественно это значит, что концентрация озона здесь оказывается на уровне 220 единиц Добсона и ниже. Ближе к лету температура повышается, полярные стратосферные облака разрушаются, вихрь размывается, в Антарктику начинает идти насыщенный озоном воздух из нижних широт, и к декабрю дыра затягивается.
Перламутровые облака над антарктической станцией Мак-Мердо
Alan R Light / Wikimedia commons / CC BY-SA 2.0
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. 1 января 1989 года он вступил в силу. К 2013 году его ратифицировали все страны ООН, острова Кука, Святой престол, а также Европейский союз. Последним подписавшим Протокол государством стал Южный Судан, получивший независимость в 2011 году.
Таким образом, от первой научной публикации до решения на международном уровне прошло 13 лет. Это следует признать огромным успехом. Крутцен, Молина и Роуленд в 1995 году получили за своё открытие Нобелевскую премию по химии.
Среди фреонов выделяются несколько групп, в зависимости от их разрушительного потенциала.
- Наиболее опасные для озона вещества — хлорфторуглероды (ХФУ), имеющие химическую формулу типа CFCl3. Протокол предусматривал постепенное снижение их производства и потребления до нуля к 1996 году с заменой на менее опасные субстанции (ГХФУ и ГФУ, о них ниже). При этом для некоторых веществ были сделаны исключения — например, дозволялось использовать ХФУ в некоторых замкнутых циклах, например тушения пожаров на подводных лодках. Другая опасность ХФУ в том, что они — исключительно мощные парниковые газы, чей отеплительный потенциал в тысячи раз больше, чем у СО2.
- Следующая группа — гидрохлорфторуглероды (ГХФУ). Их разрушительный потенциал существенно ниже, чем у ХФУ, потому что они в основном разрушаются уже в тропосфере. Развитые страны начали снижать потребление ГФХУ в 2004 году, а производство в 2010 году, выход на ноль должен состояться в этом. Для развивающихся стран предусмотрена отсрочка порядка 10 лет. Также, как и ХФУ, ГХФУ являются мощными парниковыми газами.
- Наконец, третья группа — это гидрофторуглероды (ГФУ). Они не разрушают озоновый слой, поскольку не содержат хлора, и именно на них в основном заменяли ХФУ и ГХФУ. Тем не менее, они также являются парниковыми газами, поэтому в 2016 году было принято решение сократить и их производство тоже (поправка Кигали к Монреальскому протоколу).
Расчеты показывают, что сокращение производства и выпуска в атмосферу фреонов должно дать положительный эффект на озоновый слой через несколько десятилетий — из-за большого времени жизни этих веществ в стратосфере. Сейчас, по прошествии 30 лет, можно подводить первые итоги.
Монреальские завоевания
Изменение концентрации ODS в атмосфере с 1950 года, и прогноз до конца XXI века. Кружки — данные наблюдений, сплошные линии — оценка прошлых изменений до начала измерений, пунктир — прогноз на будущее
Не все, правда, соблюдали этот протокол честно. Есть предположения, что в 90-е Россия производила ХФУ для продажи на черном рынке Европы. А в 2018 году появились публикации о том, что существует неопознанный источник ХФУ где-то в восточной Азии.
Около 2000 года наметилось сокращение озоновой дыры над Антарктидой. С 2000 по 2015 год площадь дыры сократилась на 4 млн км 2 — правда, на этот тренд накладывается сильная межгодовая изменчивость, поэтому судить о его достоверности трудно.
На фоне этого в целом позитивного тренда могут случаться разные аномалии — так, в прошлом месяце этого года наблюдалась озоновая дыра в Арктике, что вообще-то не типично для этого региона, поскольку там нечасто формируется устойчивый полярный вихрь и температуры редко опускаются до очень низких значений.
Дополнительный эффект
После 2000 года наметился перелом трендов всех этих процессов в обратную сторону — но все 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 ее нагрев озоном. Далее, 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.
Так что про озон никто не забывал, и мы не раз еще услышим о нём в последующие годы. Ожидается, что полное восстановление озонового слоя на доиндустриальном уровне произойдёт к 2050-2060 году. А пока что можно следить за его количеством в режиме реального времени на специальном сайте NASA.
Монреальский протокол — отличный пример того, как человечество может сообща решить отдельно взятую проблему. Смогли разобраться с фреоном — сможем одолеть и глобальное потепление? Хочется верить, что сможем, хотя проблема с потеплением неизмеримо сложнее и масштабнее: в ней задействовано несравнимо большее количество сторон. Да и цена вопроса — на несколько порядков больше, чем в озоновой истории.
Впервые ученые заметили истончение озонового слоя над Антарктикой еще в 1970-х годах. Ранее специалисты такого не наблюдали, поэтому многие выдвинули теорию о том, что во всем виноваты промышленные газы. Но что это такое? Насколько они опасны?
Как, почему и где: раскрываем все тайны озоновых дыр
На высоте примерно 30 километров (в разных широтах этот показатель может варьироваться) находится озоновый слой. Озон (O3) — это молекула из трех атомов кислорода. Она образуется при воздействии ультрафиолетового излучения на молекулярный кислород, тем самым поглощая вредные лучи Солнца, защищая нас от радиации.
Главной причиной разрушения принято считать вступление молекул озона в реакцию с другими веществами (хлор, бром, монооксид азота, метан и т.д.). Однако в основном ученые придерживаются мнения, что главным врагом озона являются фреоны. Они применяются в качестве хладагентов, пропеллентов, вспенивателей и растворителей. Косметические аэрозоли, холодильники, газовые баллончики и многое другое просто не могут существовать без фреонов.
Концентрация этих веществ по всей планете примерно одинаковая, так как они разносятся ветрами. Однако попадая в особенно холодные места из фреонов выделяется и замерзает свободный хлор. Когда температуры в этих регионах поднимаются с приходом весны, хлор тает и разрушает озон.
Дыра над Антарктикой получается больше, так как полярный вихрь, в котором и содержатся фреоны и другие вещества угрожающие озону, в этих местах очень устойчивый. Он мешает проникновению к плюсу относительно теплого и богатого озоном воздуха из средних широт. В Арктике же он слабее, помимо этого температуры в на Северном полюсе чуть выше.
Чем опасны озоновые дыры? Как уже было сказано выше, главная функция озонового слоя — поглощать ультрафиолетовые лучи. Поскольку на сегодняшний день дыры образуются лишь на полюсах, это не очень сильно вредит человеку, однако ученые уже доказали, что это истощение ведет к увеличению смертности среди морских животных и растений.
Такой информационный фон неизбежно приводит к дезориентации и появлению разнообразнейших, порой весьма странных, мифов. Даже концентрация внимания на зияющей дыре в озоновом слое над Антарктидой — это упрощение, пусть и яркое и образное. Озоновая дыра, а вернее дыры, — это только места значительного снижения концентрации озона, до 30 % от нормы. Но важно понимать, что истощение защиты Земли произошло повсеместно.
Что такое озоновый слой?
Озоновый слой образовался 1,85-0,85 млрд. лет назад, после так называемой кислородной революции, когда морские растения в процессе фотосинтеза образовали огромное количество кислорода, изменив состав атмосферы. Собственно озон (O3) — легкий голубоватый газ с характерным запахом (его можно почувствовать после грозы). Он формируется из кислорода (O2) под воздействием сильных электрических разрядов (например молний), либо исходящего от Солнца ультрафиолетового излучения в стратосфере на высоте 15–30 км, где он образует озоновый слой. Во время этого процесса поглощается часть наиболее жесткого излучения, смертельно опасного для людей, животных и растений. Остальное излучение поглощается самим озоном, в результате чего он сам распадается.
Этот сложный процесс, происходящий на протяжении многих миллионов лет, обеспечивает саму возможность существования большинства организмов на нашей планете. Озоновый слой изначально нестабилен и неоднороден, так как озон легко вступает в реакции со многими химическими элементами. Он разрушается, например, при взаимодействии с газами, вырывающимися во время извержения вулканов. В отсутствии солнечного света — а значит, и ультрафиолетового излучения — озон прекращает формироваться, поэтому в районах Северного и Южного полюсов во время полярной ночи озоновый слой истощается, а полярные вихри препятствуют притоку озона из других регионов. Только ближе к лету концентрация озона начинает восстанавливаться.
Исследования ученых показали , что 360 млн. лет назад озоновый слой уже истощился в результате резкого потепления. Несколько тысячелетий ультрафиолетовые лучи проникали сквозь истончившуюся защиту, приведя к массовому вымиранию множества видов растений и животных. Тот период не смогли пережить, например, доминировавшие тогда пластинокожие рыбы. Наши же предки, очевидно, выжили и стали более устойчивыми к вредоносному излучению, а когда озоновый слой восстановился, переселились на сушу и счастливо продолжили эволюционировать.
Новая угроза
В том же году была принята Венская конвенция об охране озонового слоя, а через два года знаменитый Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, дополнявшийся впоследствии семь раз. К 2013 году его ратифицировали все страны ООН, острова Кука и Святой престол. Последним из подписавших Протокол стал Южный Судан, получивший независимость в 2011 году.
Позиция ученых сводится к тому, что выбрасываемые в результате промышленной деятельности человечества вещества, циркулируя в атмосфере и вступая в реакцию с озоном, разрушают его, лишая нас защиты от солнечного излучения в обмен на сиюминутный комфорт. Монреальский протокол обязывает все государства сокращать производство озоноразрущающих веществ, вплоть до полного отказа от них. На сегодняшний день под запретом находится более 100 веществ.
Первый удар был нанесен по уже знакомым нам хлорфторуглеродам, использовавшимся в аэрозолях и холодильных установках. Не смотря на громогласные протесты и крокодиловы слезы корпораций, не желавших вкладываться в исследования и модернизацию производства, запрет удалось не только принять законодательно, но и реализовать по всему миру.
Опасность миновала?
Концентрация ХФУ начала падать в 1990-х годах, однако тогда же начался рост содержания гидрохлорфторуглеродов, несколько менее опасных для озонового слоя — именно на них первоначально перешли производители. В 2016 году в столице Руанды Кигали было подписано соглашение и разработана программа поэтапного сокращения потребления и этих веществ.
Уже к 2000 году наметилось снижение уровня хлора в атмосфере, а в 2018 году Всемирная метеорологическая организация выпустила оптимистичный доклад, посвященный неиллюзорным достижениям Монреальского протокола.
Эти достижения стали возможны благодаря нескольким важным факторам : грамотной научной экспертизе, политической воле в реализации принятых решений и качественному мониторингу исполнения этих решений. Хочется надеяться, что все это станет надежной основой для претворения в жизнь и Парижского соглашения .
Почему нельзя забывать об озоновом слое
Однако поводы для тревоги тоже есть. На озоновый слой негативно влияют разнообразные выбросы ТЭЦ и заводов, продукты сгорания в реактивных двигателях самолетов, минеральные удобрения в почве.
В 2019 году ООН заявила о продолжении роста концентрации целого ряда парниковых газов, в том числе опасных для озона метана (достигшего 259 % от доиндустриального уровня) и закиси азота (129 %). А падение уровня промышленного производства в связи с пандемией не оказало заметного влияния на состояние озонового слоя. Более того, в 2020 году тревогу ученых вызвало рекордное истощение озонового слоя над Арктикой, где озоновая дыра достигла порядка 6 000 000 км2 , при снижении концентрации озона на 90 %. Последние исследования показывают озоноразрушающее влияние от антропогенных выбросов йода в атмосферу. Это объясняет медленное и неравномерное восстановление концентрации озона в стратосфере. Глобальное потепление даже не собирается останавливаться, что также влияет на состояние озонового слоя.
Так что несмотря на достижения Монреальского протокола в борьбе за будущее планеты, впереди еще много усилий. Поддержание озонового слоя — необходимое условие сохранения жизни на Земле. А его истощение — не пустая угроза, как об этом говорят скептики, а реальная опасность, напрямую связанная с деятельностью человека.
Читайте также: