Есть ли связь между озоновой дырой и глобальным потеплением?
Деятельность человека вызывает истощение озонового слоя и глобальное потепление
Озон (О3) истощение не вызывает глобального потепления, но обе эти экологические проблемы имеют общую причину: деятельность человека, выбрасывающая в атмосферу загрязняющие вещества, изменяющие ее.
Глобальное потепление вызвано в первую очередь выбросом слишком большого количества углекислого газа в атмосферу, когда уголь, нефть и природный газ сжигаются для производства электроэнергии или для запуска наших автомобилей.
Углекислый газ распространяется по планете, как одеяло, и является одним из основных газов, ответственных за поглощение инфракрасного излучения (ощущаемого как тепло), которое составляет основную часть солнечной энергии.
Истощение озонового слоя происходит, когда в атмосферу выбрасываются хлорфторуглероды (ХФУ) и галоны — газы, ранее находившиеся в аэрозольных баллончиках и хладагентах (подробности см. ниже).
Озон находится в верхних слоях атмосферы и поглощает ультрафиолетовое излучение, еще один тип солнечной энергии, который вреден для людей, животных и растений. ХФУ и галоны вызывают химические реакции, которые разрушают молекулы озона, снижая способность озона поглощать ультрафиолетовое излучение.
Как работает озон
Как работает озон
Солнце излучает электромагнитное излучение с разной длиной волны, то есть с разной интенсивностью. Атмосфера действует как многослойный щит, защищающий Землю от опасного солнечного излучения.
Озон находится в двух разных частях нашей атмосферы. Приземный или «плохой» озон является раздражителем здоровья человека и компонентом смога. Он находится в нижних слоях атмосферы (тропосфере) и не имеет никакого отношения к «озоновой дыре».
Высокий уровень или «хороший» озон встречается в стратосфере и составляет подавляющую часть атмосферного озона.
Стратосферный озоновый слой поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение, предотвращая попадание опасных ультрафиолетовых лучей на поверхность Земли и нанесение вреда живым организмам. УФ-лучи нельзя увидеть или почувствовать, но они очень мощные и изменяют химическую структуру молекул.
УФ-излучение играет небольшую роль в глобальном потеплении, потому что его количества недостаточно, чтобы вызвать избыточное тепло, удерживаемое атмосферой. УФ-излучение представляет собой небольшой процент солнечной энергии и не сильно поглощается или рассеивается в атмосфере, особенно по сравнению с другими длинами волн, такими как инфракрасное излучение. Но истощение озона также вызывает беспокойство, потому что оно напрямую влияет на здоровье людей и других живых организмов.
Озоновая дыра
Озоновая дыра
Термин «озоновая дыра» относится к истощению защитного озонового слоя в верхних слоях атмосферы (стратосфере) над полярными регионами Земли.Людям, растениям и животным, живущим под озоновой дырой, вредит солнечная радиация, которая в настоящее время достигает поверхности Земли, вызывая проблемы со здоровьем, от повреждения глаз до рака кожи.
Стратосферный озон постоянно образуется в результате воздействия солнечного ультрафиолетового излучения на молекулы кислорода (так называемые фотохимические реакции). Хотя озон создается в основном в тропических широтах, крупномасштабные модели циркуляции воздуха в нижней стратосфере перемещают озон к полюсам, где его концентрация возрастает.
В дополнение к этому глобальному движению сильные зимние полярные вихри также важны для концентрации озона на полюсах. Во время непрерывно темной полярной зимы воздух внутри полярных вихрей становится чрезвычайно холодным, что является необходимым условием для образования полярных стратосферных облаков.
Полярные стратосферные облака создают условия для резкого разрушения озона, предоставляя поверхность для перехода хлора в озоноразрушающую форму. Обычно они длятся до восхода солнца весной.
В 1980-х годах ученые обнаружили, что озоновый слой истончается в нижних слоях стратосферы, особенно с резкой потерей озона — известной как «озоновая дыра» — антарктической весной (сентябрь и октябрь).
Ученые также обнаружили, что истончение озонового слоя было вызвано увеличением концентрации озоноразрушающих химических веществ – хлорфторуглеродов или CFC (соединений с хлором и/или фтором, присоединенных к углероду) и, в меньшей степени, галонов (аналогичных соединений с бромом или йодом). . Эти химические вещества могут оставаться в атмосфере от десятилетий до более века.
На полюсах ХФУ прикрепляются к частицам льда в облаках. Когда полярной весной снова выходит солнце, частицы льда тают, высвобождая молекулы, разрушающие озоновый слой, с поверхности ледяных частиц.
После высвобождения эти разрушающие озон молекулы делают свою грязную работу, разрывая молекулярные связи в озоне, поглощающем УФ-излучение.
Подпишитесь на электронную почту UCS сегодня
Получайте последние новости о нашей работе по борьбе с изменением климата и о том, как вы можете помочь, прямо в свой почтовый ящик.
Зарегистрировавшись, вы будете получать электронные письма от UCS. Вы можете отказаться от участия в любой момент.
Монреальский протокол
Монреальский протокол
ХФУ обычно встречались в хладагентах, растворителях, пропеллентах и пенообразователях до того, как в 1980-х годах был согласован Монреальский протокол – международное обязательство по поэтапному отказу от озоноразрушающих химических веществ, которое было повсеместно ратифицировано всеми странами, участвующими в ООН.
Монреальский протокол создал важный прецедент, но многое еще предстоит сделать. Маловероятно, что уменьшение количества озоноразрушающих веществ само по себе приведет к восстановлению стратосферного озонового слоя до уровня его концентрации до 1980 года из-за конкурирующих и неопределенных последствий дальнейшего изменения климата.
Вызывает тревогу тот факт, что после экстремально холодной зимы в начале 2011 г. впервые сокращение содержания озона в Арктике было сопоставимо с сокращением в Антарктике.
Стратосферный озон также имеет естественные процессы, удаляющие его из атмосферы. Крошечные частицы сульфатов (аэрозоли), выброшенные в стратосферу в результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 г., вызвали заметное уменьшение содержания озона в течение нескольких лет после извержений.
Стратосферный озоновый слой
Влияет ли глобальное потепление на озоновый слой стратосферы?
С 1960-х годов наблюдается тенденция к увеличению потепления нижних слоев атмосферы и охлаждению верхних слоев атмосферы. Эта динамика потепления-охлаждения создает условия, которые приводят к потере озона.
Наблюдения показывают, что по мере увеличения количества парниковых газов, что приводит к нагреву в нижних слоях атмосферы (тропосфере), в верхних слоях атмосферы (стратосфере) происходит охлаждение. Во многом потому, что тепло с поверхности Земли, которое обычно проходит через тропосферу и стратосферу и в конечном итоге уходит в космос, теперь задерживается (или ограничивается тропосферой).
Повышение температуры на поверхности Земли и понижение температуры в более высоких частях атмосферы можно частично объяснить, используя аналогию с покровом.
Углекислый газ и другие удерживающие тепло газы поднимаются в атмосферу и распространяются по земному шару, как одеяло, окутывающее Землю. Это одеяло согревает поверхность Земли и защищает ее от холодного воздуха над ней.
Повышенная концентрация улавливающих тепло газов делает одеяло некомфортно более толстым. Завернутая теперь в более толстое одеяло, поверхность Земли нагревается, нагревает само одеяло и удерживает больше тепла в нижних слоях атмосферы.
Одеяло также предотвращает перемещение тепла из нижних слоев атмосферы в стратосферу, в результате чего стратосфера охлаждается.
Другими словами, улавливающие тепло газы способствуют созданию условий охлаждения в атмосфере, которые приводят к разрушению озонового слоя. Парниковые газы поглощают тепло на относительно низких высотах и нагревают поверхность, но на больших высотах они оказывают противоположный эффект, поскольку препятствуют подъему тепла.
В более прохладной стратосфере потеря озона создает охлаждающий эффект, который приводит к дальнейшему истощению озона. УФ-излучение выделяет тепло в стратосферу при взаимодействии с озоном. При меньшем количестве озона выделяется меньше тепла, что усиливает охлаждение в нижних слоях стратосферы и способствует образованию разрушающих озон полярных стратосферных облаков, особенно вблизи Южного полюса.
