Разрушение Озоновая дыра

Разрушение Озоновая дыра. В октябре 1984г. ученые Британской антарктической экспедиции British Antarctic Survey обнаружили, что содержание озона в стратосфере над станцией Халли-Бей снизилось на 40 . Измерения концентрации озона в течение примерно 10 лет показали, что она непрерывно уменьшается. см. рисунок.

Концентрация озона в атмосфере над антарктической станцией Халли-Бей измерялась в октябре, когда в Южном полушарии наступает весна и Солнце возвращается на континент. Снижение концентрации озона наблюдалась на протяжении более чем десятилетнего периода до опубликования в 1985г. статьи, объявившей о существовании озоновой дыры. Источник J.C. Farman et al. Ученые усомнились в достоверности полученных данных.

Снижение концентрации на 40 казалось просто немыслимым. Согласно прогнозам компьютерной модели, основанным на данных атмосферной химии, в этот момент уменьшение содержания озона могло составлять максимум несколько процентов. Британские ученые проверили всю свою контрольно-измерительную аппаратуру и просмотрели все результаты подобного рода измерений, полученные в других частях Земли. Наконец они нашли то, что искали.

Вторая исследовательская станция, расположенная приблизительно в 1600 км к северо-западу, также сообщала о небывалом снижении концентрации стратосферного озона. В мае 1985г. была опубликована историческая статья, объявившая о появлении в Южном полушарии озоновой дыры.7 Ученые НАСА США тщательно проанализировали данные об атмосферном озоне, полученные спутником Nimbus7. Измерения проводились непрерывно начиная с 1978г. Спутник ни разу не обнаружил озоновой дыры. Перепроверив все данные, специалисты из НАСА установили, что их компьютер отбрасывал очень низкие значения концентрации озона как ошибку в показаниях приборов.

К счастью, все значения, отбракованные компьютером, удалось восстановить. Они показали, что содержание озона над Южным полюсом уменьшается в течение последних 10 лет, подтвердив тем самым наблюдения станции Халли-Бей. Более того, была получена детальная карта дыра в озоновом слое. Она оказалась огромной, величиной с континентальную часть США, и с каждым годом становилась все глубже.

Почему дыра? Почему над Антарктидой? Что эти данные предвещают с точки зрения Земли от УФ-радиации? В течение нескольких последующих лет была проведена колоссальная работа по решению этой загадки. Одно из наиболее впечатляющих доказательств того, что хлор действительно является агентом, ответственным за появление озоновой дыры, появилось в сентябре 1987г когда ученые пролетели на самолете из Южной Америки прямо к Южному полюсу, в зону озоновой дыры. Результаты их измерений концентрации озона и ClO по мере движения самолета показаны на рисунке.

Увеличение и уменьшение концентрации озона являются почти точным зеркальным отражением уменьшения и увеличения концентрации ClО.8 Более того, концентрация ClO в самой озоновой дыре в сотни раз превышает любой уровень, который можно было бы объяснить с точки зрения атмосферной химии. Это явление часто называют дымовым ружьем. Даже производители ХФУ убедились в том, что озоновую дыру нельзя считать нормальным явлением.

Это свидетельство глубоких изменений в атмосфере, вызванных искусственными хлорсодержащими загрязнителями. Ученым потребовалось несколько лет, чтобы найти объяснение появлению озоновой дыры. Вкратце оно таково. Поскольку Антарктида окружена океаном, ветры могут непрерывно циркулировать вокруг континента, на котором нет горных цепей. Во время южной зимы они образуют околополюсный вихрь, воронку из ветров, которая собирает воздух над Антарктидой и удерживает его, не позволяя смешиваться с остальной атмосферой.

Этот вихрь служит изолированным реакционным котлом для полярных атмосферных химических соединений он значительно сильнее того, что образуется над Северным полюсом, поэтому северная озоновая дыра проявляется значительно слабее. Зимой стратосфера над Антарктикой самое холодное пространство на Земле температура падает до -90С . В условиях такого экстремального холода пары воды в виде тумана из слою. Поверхность этих чрезвычайно мелких кристаллов способствует ускорению химических реакций, которые приводят к освобождению хлора, разрушающего озон атомы хлора, образующиеся в темноте антарктической зимы, не сразу вступают в цепную реакцию разрушения озона.

Они реагируют с озоном, образуя оксид хлора ClO. Радикалы ClO реагируют друг с другом с образованием относительно стабильного димера ClO ОСl, молекулы которого висят в воздухе, дожидаясь возвращения Солнца.9 Когда наступает антарктическая весна и становится светло, солнечная радиация разрушает димер ClO ОСl, освобождая чрезвычайно реакционно-способный хлор, который начинает взаимодействовать с озоном.

Концентрация озона в течение нескольких недель резко падает. По некоторым оценкам, исчезает более 97 озона. Вернувшееся солнечное тепло постепенно рассеивает вихрь вокруг полюса, позволяя южному полярному воздуху снова перемешиваться. Обедненный озоном воздух рассеивается по всему земному шару, и уровень озона над Антарктидой становится почти нормальным.

Дыры меньшего размера наблюдаются над Северным полюсом во время арктической весны. Вряд ли следует ожидать, что дискретные озоновые дыры будут найдены где-нибудь еще. Но поскольку газы в атмосфере перемешиваются, концентрация озона в стратосфере над всей планетой зримо уменьшается. Вследствие длительных запаздываний, необходимых, чтобы молекулы ХФУ достигали стратосферы, дальнейшее истощение озонового слоя неизбежно. Из-за долгого времени жизни в атмосфере молекул ХФУ и атомов хлора оно продлится по меньшей мере 100 лет, даже если производство ХФУ будет повсюду немедленно прекращено. 2.