24 просмотров

История открытия озоновой дыры

Вид на Землю из космоса

Без озонового слоя сложная жизнь на Земле не существовала бы. В 1980-х годах группа ученых потрясла мир, обнаружив в слое дыру.

В 1977 году 24-летний Джонатан Шанклин увидел объявление о приеме на работу в Британскую антарктическую службу (БАС), которое гласило:

Требуются: физик, интересующийся метеорологией и обладающий навыками программирования.

Чувствуя, что он отвечает всем требованиям, Шанклин подал заявку, и ему предложили роль.

Нанесение данных на листы бумаги

Сначала одной из основных задач Шанклина была проверка и корректировка всех данных озонового спектрофотометра Добсона в Антарктиде.Этот прибор измеряет количество ультрафиолетового света, достигающего Земли, и дает точную картину того, сколько озона содержится в атмосфере. Было огромное отставание, так как до этого ученые просто нацарапали данные на листах бумаги.

Примерно в это же время BAS планировала провести день открытых дверей в своей штаб-квартире в Кембридже, чтобы продемонстрировать последние достижения антарктической науки видным ученым, политикам и общественности.

В то время существовали опасения, что выхлопные газы Concorde (сверхзвуковой пассажирский самолет) или хлорфторуглероды (CFC) из аэрозольных баллончиков могут повредить озоновый слой.

Будучи невежественным физиком, я подумал, что это маловероятно, поэтому решил представить данные за тот год и сравнить их со значениями, которые мой босс вычислил десятилетием ранее. Я ожидал, что они будут такими же, поэтому Concorde сможет продолжать летать, а публика сможет продолжать использовать свои аэрозольные баллончики.

Единственная проблема заключалась в том, что они не были одинаковыми.

Статья в тему:  Где происходит тепловое загрязнение атомная энергетика угольная энергетика

Снижение весеннего озона

Удивленный и слегка встревоженный, Шанклин продолжал работать с отставанием, пытаясь понять, был ли этот год просто разовым.

Это не так. Результаты были очевидны: с конца 1970-х годов наблюдается систематическое снижение количества весеннего озона. К 1984 году озоновый слой над исследовательской станцией Галлея в Антарктиде был всего на две трети толще, чем в предыдущие десятилетия.

Поначалу Шанклин не осознавал огромных последствий открытия.

Я подумал, что это, возможно, нечто особенное для Антарктиды и представляющее только научный интерес.

Тем не менее, Шанклин начал готовить статью для научного журнала Nature, включая возможный химический механизм для объяснения наблюдений. Начальник отдела Шанклина, выдающийся физик Джо Фарман, считал необходимым опубликовать столь важное открытие в журнале.

Он был выпущен в мае 1985 года и сильно потряс мир.

Подтверждение выводов

Независимая группа ученых быстро подтвердила выводы. Спутники показали, что озоновая дыра простирается на обширную территорию в 20 миллионов квадратных километров.

Исследователи быстро сошлись во мнении, что виноваты соединения, называемые CFC, которые часто используются в аэрозольных баллончиках и охлаждающих устройствах, таких как холодильники.

Озоновый слой над Антарктидой особенно чувствителен к фреонам из-за своего уникального географического положения. Антарктида представляет собой гористый континент, окруженный обширным открытым океаном.

Сочетание этих двух факторов приводит к тому, что во время антарктической полярной зимы температура в озоновом слое падает ниже -78°C.

Статья в тему:  Чем плохи дыры в озоне

Образуются облака, и на поверхности этих облаков происходят химические реакции, превращающие хлор из фреонов в активную форму. Этот активный хлор разрушает озон, когда весной возвращается солнце.

Политическая акция

Исследование привело непосредственно к Монреальскому протоколу 1987 года. Это было соглашение о замораживании производства и потребления озоноразрушающих веществ на нынешнем уровне.

Более поздние поправки ужесточили эти ограничения, и к 2010 году глобальное производство и потребление ХФУ было прекращено.

Протокол продолжает обновляться по мере появления новых данных о воздействии фреонов и их заменителей на озоновый слой. Например, в 2016 году исследования, финансируемые Советом по исследованиям в области окружающей среды, привели к тому, что гидрофторуглероды (ГФУ), сильнодействующие климатические газы, были добавлены в список контролируемых веществ. Было достигнуто соглашение о поэтапном сокращении их использования в течение следующих 30 лет.

Теперь протокол широко признан одним из самых успешных международных экологических соглашений всех времен. Антарктическая озоновая дыра медленно заживает, хотя, поскольку время жизни ХФУ в атмосфере составляет 50 и более лет, атмосфера полностью не восстановится до 2070 года, даже при отсутствии дальнейших выбросов.

Унизительно думать, что промышленность во всем мире должна была измениться из-за того, что казалось небольшим открытием в малоизвестной части Антарктики, о которой большинство людей никогда не слышали.

Влияние

Влияние, которое оказало открытие, невозможно переоценить. Согласно анализу, проведенному Deloitte в 2015 году, если бы Шанклин, Фарман и Гардинер не обнаружили дыру в озоновом слое вовремя, это задержало бы Монреальский протокол на пять-десять лет.

Статья в тему:  Как роботы могут помочь с полярными последствиями глобального потепления

По оценкам Программы ООН по окружающей среде, без протокола к 2030 году число случаев рака кожи в мире было бы на 14% выше. Только в Великобритании рак кожи уносил бы почти 300 жизней в год.

Более того, недавнее исследование международной группы ученых, финансируемое UKRI, показало, что, если бы ХФУ не были запрещены в конце 1980-х годов, их дальнейшее использование привело бы к повышению средней глобальной температуры воздуха еще на 2,5 градуса к концу 20-го века. век. Это сверх существующего потепления.

Причины этого двояки. ХФУ сами по себе являются мощными парниковыми газами и поэтому могут напрямую способствовать изменению климата. УФ-излучение также наносит вред растениям, останавливая их рост и задерживая углекислый газ из атмосферы.

Долгосрочный мониторинг окружающей среды

Ученые подсчитали, что без Монреальского протокола к концу этого века было бы:

  • На 325–690 миллиардов тонн меньше углерода хранится в лесах, другой растительности и почве.
  • это сокращение компенсации выбросов CO2 привело бы к дальнейшему повышению глобальной температуры на 0,8 ° C, тем самым ускорив существующие темпы глобального потепления, вызванного сжиганием ископаемого топлива.
  • дополнительные 115-235 частей на миллион углекислого газа в атмосфере по сравнению с доиндустриальным уровнем.

С озоновой дырой все было совершенно ясно, можно было показать политикам картину антарктической озоновой дыры.

Поскольку повышенное ультрафиолетовое излучение также было связано с заболеваемостью раком кожи, это было проблемой общественного здравоохранения, и поэтому политические усилия были задействованы невероятно быстро.

История подчеркивает важность проведения долгосрочного мониторинга окружающей среды и принятия срочных мер, когда это необходимо.

Статья в тему:  Какие химические вещества вызывают дыры в озоновом слое

Дальнейшая информация

Интервью: сохранение озонового слоя тогда и сейчас

Джонатан Шанклин на полевой площадке

Кредит: Джонатан Франклин

В Международный день охраны озонового слоя мы встречаемся с двумя учеными, чья работа сыграла важную роль в сохранении этого жизненно важного щита на протяжении четырех десятилетий.

Прошло 36 лет с тех пор, как ученые впервые обнаружили дыру в озоновом слое — невидимом щите, поглощающем вредные ультрафиолетовые лучи Солнца. Без которого сложной жизни на Земле не существовало бы.

Открытие стимулировало целое экологическое движение в 1980-х годах и привело к полному запрету ХФУ (химических веществ, ответственных за разрушение озона).

Однако на этом история не закончилась. Исследователи продолжают следить за озоновым слоем, чтобы убедиться, что он продолжает восстанавливаться.

Мы говорим о влиянии открытия с помощью:

  • Джонатан Шанклин, один из ученых, открывших дыру
  • Анна Джонс, исполняющая обязанности директора по науке Британской антарктической службы (БАС).

Джонатан, не могли бы вы немного рассказать нам о том, как вы впервые обнаружили дыру в озоновом слое?

Когда я впервые присоединился к BAS, часть моей работы заключалась в контроле и проверке данных об озоне, поступающих с озонового спектрофотометра Добсона в Антарктиде.

Озоновый спектрофотометр Добсона в Галлее измеряет количество ультрафиолетового света, достигающего Земли, и дает точную картину того, сколько озона содержится в атмосфере.

Когда Джонатан начинал, было огромное отставание в загрузке данных в систему, поскольку до этого ученые просто записывали показания на листах бумаги.

Примерно в это же время у нас был день открытых дверей, на который были приглашены представители общественности, чтобы узнать обо всех исследованиях, которые мы проводили в Антарктиде.Было много опасений, что выхлопные газы Concorde могут разрушить озоновый слой, а аэрозольные баллончики могут разрушить озоновый слой.

Будучи невежественным физиком, я подумал, что если взять данные по озону за этот год и сравнить их с показаниями за двадцать лет до этого, они будут такими же, и поэтому людям не о чем беспокоиться. Но показания не были одинаковыми, и это требовало дальнейших действий.

Шанклин продолжал работать над своим отставанием, чтобы попытаться понять, был ли этот год всего лишь разовым.

Статья в тему:  Где весной возникают «озоновые дыры»

Человек стоял в заснеженной среде, выпуская метеозонд.

Кредит: Джонатан Франклин

Это не так. Результаты были очевидны. С конца 1970-х годов наблюдается систематическое снижение количества весеннего озона. К 1984 году озоновый слой над Галлеем был всего на две трети толще, чем в предыдущие десятилетия.

Выводы Шанклина были опубликованы в основополагающей статье Nature в мае 1985 года. Исследование привело непосредственно к Монреальскому протоколу 1987 года. Это соглашение о замораживании производства и потребления озоноразрушающих веществ по нынешним ценам.

Более поздние поправки ужесточили эти ограничения, и к 2010 году глобальное производство и потребление ХФУ было прекращено.

В настоящее время антарктическая озоновая дыра медленно заживает, хотя, поскольку время жизни ХФУ в атмосфере составляет 50 и более лет, атмосфера полностью не восстановится до 2070 года. И это даже при отсутствии дальнейших выбросов.

Анна, на ваш взгляд, какое влияние на мир оказало первоначальное открытие дыры в озоновом слое?

Это имело абсолютно огромное влияние. Это вызвало экологическое движение 1980-х годов. Он поставил защиту окружающей среды на первое место в политической повестке дня, но также обеспечил основу в форме Монреальского протокола для решения глобальных экологических проблем.

Что было очень умно в Протоколе, так это то, что, хотя он был подписан в 1980-х годах, в нем был пункт о том, что он должен регулярно пересматриваться. Таким образом, по мере появления новых данных о других веществах, разрушающих озоновый слой, их также можно было бы включить.

Например, в 2016 году исследование NERC привело к тому, что ГФУ (сильнодействующие климатические газы) были добавлены в список контролируемых веществ с соглашением о поэтапном сокращении их использования в течение следующих 30 лет.

Это действительно продемонстрировало тип законодательства, необходимого для решения глобальных экологических проблем, а это именно то, что нам нужно сейчас в связи с изменением климата.

Джонатан, ты согласен?

Открытие имело всемирный резонанс. Это все еще имеет такое влияние. Потому что даже самые незначительные изменения в показаниях озона могут выявить интересные вещи. Недавно было обнаружено, что количество ХФУ сокращается не так быстро, как следовало бы. Это было прослежено до источника из Китая, и китайское правительство приняло меры, и теперь оно вернулось на правильный путь.

Удивительно, что правительства стран мира соблюдают протокол. Унизительно думать, что промышленность во всем мире должна была измениться из-за того, что казалось небольшим открытием в малоизвестной части Антарктики, о которой большинство людей никогда не слышали.

Анна, можете ли вы рассказать нам о своем прошлом и исследованиях, которые вы проводите в Антарктиде?

Я исполняю обязанности директора по науке в BAS, но по образованию я атмосферный химик. Я получил степень по химии в Университете Восточной Англии, а затем защитил докторскую диссертацию в Кембридже. Моя кандидатская диссертация на самом деле рассматривала влияние сверхзвуковых самолетов на озоновый слой.

За свою карьеру я провел много исследований стратосферы, верхних слоев атмосферы, где была обнаружена озоновая дыра. Однако в последнее время я также многое сделал в тропосфере, самом нижнем слое атмосферы.

Как ваши исследования способствуют усилиям по восстановлению озонового слоя?

В рамках моей роли я наблюдаю за долгосрочными наблюдениями за озоном на станции Галлей.

Чтобы получить полную картину озонового слоя и того, как он меняется, ученые используют разную информацию.Они сочетают в себе наземные измерения столба озона, такие как измерения в Галлее, с атмосферными измерениями, сделанными на разных высотах с помощью воздушного шара. Они также используют спутниковые измерения, так что все эти разные части составляют часть головоломки.

Эта работа невероятно важна, потому что есть люди, которые говорят, что проблема озона решена, мы запретили эти различные химические вещества, разрушающие озоновый слой. Но на самом деле история вовсе не закончена. Как говорит Джонатан, недавно было обнаружено, что фреоны по-прежнему производятся нелегально.

Жизненно важно, чтобы мы продолжали следить за озоновым слоем до тех пор, пока у нас не будет полной уверенности в том, что он вернется на прежнее место. Долгосрочные измерения озона невероятно важны, потому что восстановление далеко не завершено.

Ученые считают, что к 2075 году дыра в озоновом слое полностью исчезнет. Существуют ли какие-либо проблемы или барьеры, препятствующие этому?

Одной из проблем является незаконное производство озоноразрушающих химических веществ.

Однако могут также производиться или синтезироваться новые химические вещества, которые оказываются озоноразрушающими веществами.

Другое дело, что происходит с температурами в стратосфере. Хотя парниковые газы в целом вызывают глобальное потепление, на самом деле они охлаждают верхние слои атмосферы. Эти условия усугубляют потерю озона.

Все, что мы делаем для борьбы с глобальным потеплением и изменением климата, уменьшит охлаждение стратосферы и поможет быстрее восстановить озоновый слой.

Джонатан, как вы думаете, почему важно продолжать следить за озоном?

Вам нужен долгосрочный мониторинг, чтобы уверенно видеть, как все изменилось. Если вы проводите только точечные измерения и не знаете, какие изменения произошли за этот интервал, то вы не сможете сказать, является ли ваше изменение разовым событием или чем-то систематическим.

Вот где у нас действительно было преимущество перед всеми остальными, когда мы открыли озоновую дыру, поскольку у нас были непрерывные данные со станции Галлей, начиная с 1956 года.

Эти долгосрочные измерения имеют свою цену, и они, возможно, не являются передовыми научными достижениями, но если мы не знаем точно, что было сделано в прошлом, мы не будем иметь представления о том, что нас ждет в будущем.

Монреальский протокол считается самым успешным соглашением по охране окружающей среды на сегодняшний день. Джонатан, почему ты думаешь, что это было так успешно?

Я думаю, дело в том, что это было абсолютно ясно. Можно было показать политикам картину антарктической озоновой дыры, и они очень быстро смогли принять меры.

Имелись также альтернативы уже имеющимся ХФУ. Поскольку усиление ультрафиолетового излучения было связано с увеличением числа случаев рака кожи, слово «рак» сделало его проблемой общественного здравоохранения, и поэтому политические усилия были задействованы невероятно быстро.

Анна, какие уроки мы можем извлечь из Монреальского протокола, пытаясь сегодня бороться с изменением климата?

Существуют важные параллели между Монреальским протоколом и законодательством, необходимым для решения проблемы изменения климата, наиболее очевидным из которых является то, что и то, и другое требует значительного международного сотрудничества.

Но проблема изменения климата намного сложнее, учитывая нашу нынешнюю почти глобальную зависимость от ископаемого топлива.

Есть надежда, что Монреальский протокол дает некоторую гарантию того, что решения глобальных экологических проблем могут быть найдены, даже если они будут непростыми.

Монреальский протокол стал образцом того, как все должно работать.

Если бы мы могли применить тот же подход к изменению климата и действовать так же быстро, то мы не оказались бы в таком плохом положении, как сейчас, поскольку нам следовало бы начать принимать меры по борьбе с изменением климата десятилетия назад.

Последнее обновление: 10 ноября 2022 г.

Статья в тему:  Что делает дыры в озоновом слое

Связанный контент

  • Узнайте больше о том, как UKRI реагирует на изменение климата
  • Исцеление озоновой дыры, чтобы спасти нашу кожу, Джон Пайл (YouTube)
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x