Озоновая дыра над Антарктидой снова вырастет

Озон - газ, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода - один из самых молодых компонентов земной атмосферы. Именно накопление озона в атмосфере Земли позволило жизни выйти из океана на сушу.

Основное полезное свойства озона - способность поглощать коротковолновое ультрафиолетовое излучение, которое способно разрушать ДНК. До того, как атмосфера нашей планеты приобрела защитный озоновый УФ-щит, жизнь пряталась от пагубного излучения в океане, где от губительного ультрафиолета их защищал слой воды.

В отличие от ионизирующего γ-излучения, ультрафиолет не может проникать глубоко в ткани, поэтому оказывает вредоносное влияние только на поверхностные ткани организма. У человека он может вызывать как ожоги кожи и роговицы, так и приводить к таким страшным последствиям, как рак кожи, катаракта и иммунная недостаточность.

История наблюдений

Наблюдения за концентрацией озона в атмосфере начались в 70−х годах. Сначала ими занимались сотрудники антарктических и арктических станций. В 1978 году NASA запустила спутник Nibmus-7, на борту которого находился инструмент Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS). И уже осенью 1979 года он зафиксировал падение концентрации озона над Антарктидой до 194 единиц Добсона (Dobson Unit - DU). То есть, фактически, впервые зафиксировал озоновую дыру.

Стоит отметить, что озоновая дыра -не "дыра" в буквальном понимании этого слова. Этим термином специалисты по атмосфере называют область стратосферы, в которой концентрация озона падает ниже 220 DU - условного порогового значения. Расчеты показывают, что именно такая концентрация минимально необходима для нормального существования флоры и фауны на поверхности Земли.

В последующие несколько лет минимальная концентрация озона над Южным полюсом сохранялась на уровне около 190 DU, а затем начала стремительно падать. В 1982 году - 173 DU, в 1983 году - 154 DU, в 1985 году 124 DU.

Опасные ХФУ

В 30−е годы прошлого столетия химики явили миру хлорфторуглероды (ХФУ), известные также как фреоны. Эти вещества оказались потрясающе инертными. Они не ядовиты для человека, не горючи, не имеют запаха и быстро улетучиваются. Это сделало их идеальными веществами для заполнения аэрозольных баллончиков и систем охлаждения в холодильниках. Использовались ХФУ и в других областях - например, для промывки микросхем в электронике.

О том, что ХФУ кажутся более идеальными, чем на самом деле, заговорили сразу. И вот в 1974 году сотрудники Калифорнийского университета в Ирвине показали, что фреоны могут вызывать разрушение озона. ХФУ десятилетиями циркулируют в атмосфере, не самораспадаясь и не реагируя с другими химическими веществами. Однако, когда они достигают стратосферы, их поведение меняется. В верхней стратосфере, не защищенной озоновым считом, ультрафиолетовое излучение вызывает разложение фреонов с высвобождением хлора. Хлор же выступает катализатором в реакции превращения озона в кислород, не растрачиваясь при этом. Начиная с середины 70−х так называемая хлорфторуглеродная проблема стала одной из основных в исследованиях по загрязнению атмосферы. А тут подоспели данные полярных станций и спутников.

Под давлением этих аргументов многие страны начали принимать меры, направленные на сокращение производства и использования хлорфторуглеродов. С 1978 года в США запрещено использование этой группы веществ в аэрозолях. Использование ХФУ в других областях поначалу не ограничивалось. Но в сентябре 1987 года 23 ведущих страны мира подписали в Монреале конвенцию, обязывающую их снизить потребление ХФУ, которая вступила в силу в 1989 году. Согласно достигнутой договоренности, развитые страны к 1999 годы должны били снизить потребление ХФУ до половины уровня 1986 года.

В восьмидесятые и в начале девяностых самая крупная озоновая дыра - над Антарктидой - продолжает расти. В 1991 году она преодолела еще один барьер - в 100 DU. А 30 сентября 1994 года концентрация упала до 73 DU. C середины 90−х годов размеры и глубина дыры стабилизировались. Спутники не сообщали о новых рекордах до 2006 года. Однако последний рекорд не так заботит ученых: вариации содержания озона варьируются из года в год из-за изменения глобальной температуры в стратосфере. Холодные арктические зимы сопровождаются возникновением ледяных облаков, содержащих хлор и ХФУ, которые, с появлением солнца в конце августа, начинают свою разрушающую работу.

Модели климатологов и исследователей атмосферы предсказывают, что уровень содержания разрушающих озон веществ вернется к отметке 1980 года только в середине XXI века. Если верить тем же моделям, озоновая дыра "затянется" примерно тогда же, даже чуть раньше - в 2040 году. Впрочем, это ни в коем случае не означает, что проблемы нет, отмечают ученые. Скорее, удалось избежать серьезной опасности в ближайшем будущем. Но даже наиболее оптимистичные оценки предсказывают при современном уровне выброса ХФУ в атмосферу серьезные биосферные нарушения во второй половине XXI в., поэтому сокращать использование фреонов по-прежнему необходимо.

Следящие спутники

Nimbus-7 наблюдал за озоновым слоем Антарктиды с 1978 года по 1993. Затем его сменил спутник Meteor-3, с инструментом TOMS следующего поколения на борту, он проработал до 1994 года. В 1995 году произошел перерыв, именно поэтому карты озонового слоя южного континента за этот год в отчете NASA нет. В 1996 году на вахту заступил спутник Earth Probe, который также был оборудован новой версией TOMS. C 2004 года наблюдения за озоном планеты ведутся с помощью прибора Ozone Monitoring Instrument (OMI) Королевского метеорологического института Нидерландов, который в числе прочих инструментов, созданных для мониторинга атмосферы, поместили на борту спутника NASA Aura, запущенного в 2004 году.

Карта стратосферы Антарктиды снимается не мгновенно. Она состоит из серии линий - полученных в течение нескольких облетов планеты спутником. Временной интервал между съемками - около 90 минут. За это время циркуляция воздуха атмосферы немного смещает контуры озоновой дыры. Разница, накопившаяся в течении дня, особенно заметна возле линии перемены дат.