Τρύπες του όζοντος, σχηματισμός και αρνητικές συνέπειες. Τι είναι η τρύπα του όζοντος και πώς μπορεί να απειλήσει. Τοποθεσίες τρυπών

Όλοι γνωρίζουν ότι ο πλανήτης μας είναι τυλιγμένος σε ένα μάλλον πυκνό στιβάδα του όζοντοςβρίσκεται σε υψόμετρο 12–50 km πάνω από την επιφάνεια της γης. Αυτό το διάκενο αέρα είναι μια αξιόπιστη προστασία όλων των ζωντανών όντων από την επικίνδυνη υπεριώδη ακτινοβολία και αποφεύγει τις βλαβερές συνέπειες της ηλιακής ακτινοβολίας.


Ήταν χάρη στο στρώμα του όζοντος που κάποτε οι μικροοργανισμοί κατάφεραν να βγουν από τους ωκεανούς στη στεριά και συνέβαλαν στην εμφάνιση εξαιρετικά ανεπτυγμένων μορφών ζωής. Ωστόσο, από τις αρχές του 20ου αιώνα, το στρώμα του όζοντος άρχισε να καταρρέει, με αποτέλεσμα να αρχίσουν να εμφανίζονται τρύπες του όζοντος σε ορισμένα σημεία της στρατόσφαιρας.

Τι είναι οι τρύπες του όζοντος;

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση ότι η τρύπα του όζοντος είναι μια τρύπα στον ουρανό, στην πραγματικότητα είναι μια τοποθεσία σημαντικής μείωσης των επιπέδων του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Σε τέτοια μέρη, είναι ευκολότερο για τις υπεριώδεις ακτίνες να διεισδύσουν στην επιφάνεια του πλανήτη και να ασκήσουν την καταστροφική τους επίδραση σε οτιδήποτε ζει σε αυτόν.

Σε αντίθεση με μέρη με κανονική συγκέντρωση όζοντος σε τρύπες, η περιεκτικότητα της «μπλε» ουσίας είναι μόνο περίπου 30%.

Πού βρίσκονται οι τρύπες του όζοντος;

Η πρώτη μεγάλη τρύπα του όζοντος ανακαλύφθηκε πάνω από την Ανταρκτική το 1985. Η διάμετρός του ήταν περίπου 1000 km και εμφανιζόταν κάθε χρόνο τον Αύγουστο και εξαφανιζόταν στις αρχές του χειμώνα. Στη συνέχεια οι ερευνητές προσδιόρισαν ότι η συγκέντρωση του όζοντος στην ηπειρωτική χώρα μειώθηκε κατά 50% και η μεγαλύτερη μείωση καταγράφηκε σε υψόμετρα από 14 έως 19 χιλιόμετρα.


Στη συνέχεια, μια άλλη μεγάλη τρύπα (μικρότερη) ανακαλύφθηκε πάνω από την Αρκτική, τώρα εκατοντάδες τέτοια φαινόμενα είναι γνωστά στους επιστήμονες, αν και αυτό που εμφανίζεται πάνω από την Ανταρκτική παραμένει το μεγαλύτερο.

Πώς σχηματίζονται οι τρύπες του όζοντος;

Δεδομένου ότι παρατηρούνται μεγάλες πολικές νύχτες στους πόλους, σε αυτά τα μέρη παρατηρείται απότομη μείωση της θερμοκρασίας και σχηματίζονται στρατοσφαιρικά σύννεφα που περιέχουν κρυστάλλους πάγου. Ως αποτέλεσμα, μοριακό χλώριο συσσωρεύεται στον αέρα, οι εσωτερικοί δεσμοί του οποίου σπάνε με την έναρξη της άνοιξης και την εμφάνιση της ηλιακής ακτινοβολίας.

Η αλυσίδα των χημικών διεργασιών που συμβαίνουν όταν τα άτομα χλωρίου εκτοξεύονται στην ατμόσφαιρα οδηγεί στην καταστροφή του όζοντος και στο σχηματισμό οπών του όζοντος. Όταν είναι σε πλήρη ισχύ, οι μάζες αέρα αποστέλλονται στους πόλους με ένα νέο τμήμα όζοντος, λόγω του οποίου η τρύπα σφίγγεται.

Γιατί εμφανίζονται οι τρύπες του όζοντος;

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την εμφάνιση των τρυπών του όζοντος, αλλά ο σημαντικότερος από αυτούς είναι η ρύπανση. φυσικό περιβάλλονάνδρας. Εκτός από τα άτομα χλωρίου, τα μόρια του όζοντος καταστρέφουν το υδρογόνο, το οξυγόνο, το βρώμιο και άλλα προϊόντα καύσης που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα λόγω των εκπομπών από εργοστάσια, εργοστάσια, θερμοηλεκτρικούς σταθμούς καυσαερίων.


Οι πυρηνικές δοκιμές δεν έχουν μικρότερη επίδραση στο στρώμα του όζοντος: οι εκρήξεις απελευθερώνουν τεράστια ποσότητα ενέργειας και σχηματίζουν οξείδια του αζώτου, τα οποία αντιδρούν με το όζον και καταστρέφουν τα μόριά του. Υπολογίζεται ότι μόνο από το 1952 έως το 1971, με πυρηνικές εκρήξειςπερίπου 3 εκατομμύρια τόνοι αυτής της ουσίας μπήκαν στην ατμόσφαιρα.

Η ανάδυση οπών του όζοντος διευκολύνεται και από αεριωθούμενα αεροσκάφη, στους κινητήρες των οποίων σχηματίζονται και οξείδια του αζώτου. Όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς ενός κινητήρα turbojet, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία στους θαλάμους καύσης του και τόσο περισσότερα οξείδια του αζώτου εισέρχονται στην ατμόσφαιρα. Σύμφωνα με μελέτες, ο ετήσιος όγκος αζώτου που εκπέμπεται στον αέρα είναι 1 εκατομμύριο τόνοι, εκ των οποίων το ένα τρίτο προέρχεται από αεροσκάφη. Ένας άλλος λόγος για την καταστροφή της στιβάδας του όζοντος είναι τα ορυκτά λιπάσματα, τα οποία, όταν εφαρμόζονται στο έδαφος, αντιδρούν με βακτήρια του εδάφους. Σε αυτή την περίπτωση, το υποξείδιο του αζώτου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα, από το οποίο σχηματίζονται οξείδια.

Ποιες συνέπειες για την ανθρωπότητα μπορεί να οδηγήσουν σε τρύπες του όζοντος;

Λόγω της αποδυνάμωσης της στιβάδας του όζοντος, η ροή της ηλιακής ακτινοβολίας αυξάνεται, η οποία με τη σειρά της μπορεί να οδηγήσει στο θάνατο φυτών και ζώων. Η επίδραση των τρυπών του όζοντος σε ένα άτομο εκφράζεται κυρίως σε αύξηση του αριθμού των καρκίνων του δέρματος. Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι εάν η συγκέντρωση του όζοντος στην ατμόσφαιρα πέσει τουλάχιστον κατά 1%, τότε ο αριθμός των ασθενών με καρκίνο θα αυξάνεται κατά περίπου 7.000 άτομα ετησίως.


Γι' αυτό οι περιβαλλοντολόγοι κρούουν τώρα τον κώδωνα του κινδύνου και προσπαθούν να λάβουν όλα τα απαραίτητα μέτρα για την προστασία της στιβάδας του όζοντος και οι σχεδιαστές αναπτύσσουν φιλικούς προς το περιβάλλον μηχανισμούς (αεροπλάνα, πυραυλικά συστήματα, οχήματα εδάφους) που εκπέμπουν λιγότερα οξείδια του αζώτου στην ατμόσφαιρα.

Εισαγωγή

Μια τρύπα του όζοντος με διάμετρο πάνω από 1000 km ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1985 στο νότιο ημισφαίριο από μια ομάδα Βρετανών επιστημόνων στην Ανταρκτική. Κάθε Αύγουστο εμφανιζόταν, μέχρι τον Δεκέμβριο ή τον Ιανουάριο έπαψε να υπάρχει. Μια άλλη μικρότερη τρύπα σχηματιζόταν πάνω από το βόρειο ημισφαίριο στην Αρκτική.

Η τρυπα του Οζοντος- τοπική πτώση της συγκέντρωσης του όζοντος στο στρώμα του όζοντος της Γης. Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή θεωρία στην επιστημονική κοινότητα, κατά το δεύτερο μισό του 20ού αιώνα, ο ολοένα αυξανόμενος αντίκτυπος ανθρωπογενής παράγονταςμε τη μορφή της απελευθέρωσης φρέον που περιέχουν χλώριο και βρώμιο οδήγησε σε σημαντική λέπτυνση της στιβάδας του όζοντος, βλέπε για παράδειγμα την έκθεση του Παγκόσμιου Μετεωρολογικού Οργανισμού:

Αυτά και άλλα πρόσφατα επιστημονικά ευρήματα ενίσχυσαν το συμπέρασμα προηγούμενων εκτιμήσεων ότι το βάρος υπέρ των επιστημονικών στοιχείων υποδηλώνει ότι η παρατηρούμενη απώλεια όζοντος στα μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη οφείλεται κυρίως σε ανθρωπογενείς ενώσεις που περιέχουν χλώριο και βρώμιο.

Σύμφωνα με μια άλλη υπόθεση, η διαδικασία σχηματισμού «τρυπών του όζοντος» μπορεί να είναι σε μεγάλο βαθμό φυσική και δεν συνδέεται αποκλειστικά με τις βλαβερές συνέπειες του ανθρώπινου πολιτισμού.

Μηχανισμός Εκπαίδευσης

Ένας συνδυασμός παραγόντων οδηγεί σε μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος στην ατμόσφαιρα, ο κύριος από τους οποίους είναι ο θάνατος των μορίων του όζοντος σε αντιδράσεις με διάφορες ουσίες ανθρωπογενούς και φυσικής προέλευσης, η απουσία ηλιακής ακτινοβολίας κατά τον πολικό χειμώνα, ιδιαίτερα σταθερή πολική δίνη που εμποδίζει τη διείσδυση του όζοντος από υποπολικά γεωγραφικά πλάτη και το σχηματισμό πολικών στρατοσφαιρικών νεφών (PSC), των οποίων τα σωματίδια επιφάνειας καταλύουν τις αντιδράσεις διάσπασης του όζοντος. Αυτοί οι παράγοντες είναι ιδιαίτερα τυπικοί για την Ανταρκτική, στην Αρκτική η πολική δίνη είναι πολύ πιο αδύναμη λόγω της έλλειψης ηπειρωτικής επιφάνειας, η θερμοκρασία είναι αρκετούς βαθμούς υψηλότερη από ό,τι στην Ανταρκτική, και τα PSO είναι λιγότερο συνηθισμένα και επίσης τείνουν να σπάσουν στις αρχές του φθινοπώρου. Όντας αντιδραστικά, τα μόρια του όζοντος μπορούν να αντιδράσουν με πολλές ανόργανες και οργανικές ενώσεις. Οι κύριες ουσίες που συμβάλλουν στην καταστροφή των μορίων του όζοντος είναι απλές ουσίες υδρογόνο, άτομα οξυγόνου βρωμίου χλωρίου), ανόργανες (υδροχλωρικό μονοξείδιο του αζώτου) και οργανικές ενώσεις μεθανίου, φθοροχλωρίου και φθοροβρωμοφρεονίων, που εκπέμπουν άτομα χλωρίου και βρωμίου. Σε αντίθεση, για παράδειγμα, με τα υδροφθοροφρεόνια, τα οποία αποσυντίθενται σε άτομα φθορίου, τα οποία, με τη σειρά τους, αντιδρούν γρήγορα με ένα θησαυροφυλάκιο για να σχηματίσουν σταθερό υδροφθόριο. Έτσι, το φθόριο δεν συμμετέχει στις αντιδράσεις διάσπασης του όζοντος.Το ιώδιο επίσης δεν καταστρέφει το όζον της στρατόσφαιρας, αφού οι οργανικές ουσίες που περιέχουν ιώδιο καταναλώνονται σχεδόν πλήρως ακόμη και στην τροπόσφαιρα. Οι κύριες αντιδράσεις που συμβάλλουν στην καταστροφή του όζοντος δίνονται στο άρθρο στιβάδα προόζοντος.

Υπάρχοντα

Η αποδυνάμωση του στρώματος του όζοντος αυξάνει τη ροή της ηλιακής ακτινοβολίας προς τη γη και προκαλεί αύξηση του αριθμού των καρκίνων του δέρματος στους ανθρώπους. Τα φυτά και τα ζώα υποφέρουν επίσης από αυξημένα επίπεδα ακτινοβολίας.

Αποκατάσταση της στιβάδας του όζοντος

Παρόλο που η ανθρωπότητα έχει λάβει μέτρα για να περιορίσει τις εκπομπές φρεονών που περιέχουν χλώριο και βρώμιο με τη μετάβαση σε άλλες ουσίες, όπως τα φρέον που περιέχουν φθόριο , η διαδικασία αποκατάστασης της στιβάδας του όζοντος θα διαρκέσει αρκετές δεκαετίες. Πρώτα απ 'όλα, αυτό οφείλεται στον τεράστιο όγκο των φρέον που έχουν ήδη συσσωρευτεί στην ατμόσφαιρα, τα οποία έχουν διάρκεια ζωής δεκάδων και ακόμη και εκατοντάδων ετών. Επομένως, η σύσφιξη της τρύπας του όζοντος δεν πρέπει να αναμένεται πριν από το 2048.

Λανθασμένες αντιλήψεις για την τρύπα του όζοντος

Υπάρχουν αρκετοί ευρέως διαδεδομένοι μύθοι σχετικά με το σχηματισμό οπών του όζοντος. Παρά τον αντιεπιστημονικό τους χαρακτήρα, εμφανίζονται συχνά στα μέσα ενημέρωσης - άλλοτε από άγνοια, άλλοτε υποστηριζόμενοι από υποστηρικτές ΘΕΩΡΙΕΣ ΣΥΝΟΜΩΣΙΑΣ. Μερικά από αυτά παρατίθενται παρακάτω.

Τα φρέον είναι οι κύριοι καταστροφείς του όζοντος.

Αυτή η δήλωση ισχύει για μεσαία και μεγάλα γεωγραφικά πλάτη. Στα υπόλοιπα, ο κύκλος του χλωρίου είναι υπεύθυνος μόνο για το 15-25% της απώλειας του όζοντος στη στρατόσφαιρα. Πρέπει να σημειωθεί ότι το 80% του χλωρίου είναι ανθρωπογενούς προέλευσης. (για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη συμβολή διαφόρων κύκλων, βλ. στιβάδα του όζοντος). Δηλαδή, η ανθρώπινη παρέμβαση αυξάνει πολύ τη συμβολή του κύκλου του χλωρίου. Και δεδομένης της τάσης για αύξηση της παραγωγής φρέον πριν από την έναρξη ισχύος Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ(10% ανά έτος) 30 έως 50% συνολικές απώλειεςΤο όζον το 2050 θα οφείλεται στην έκθεση σε CFC. Πριν από την ανθρώπινη παρέμβαση, οι διαδικασίες σχηματισμού όζοντος και καταστροφής του ήταν σε ισορροπία. Αλλά τα φρέον που εκπέμπονται από την ανθρώπινη δραστηριότητα έχουν μετατοπίσει αυτή την ισορροπία προς τη μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος. Όσο για τις τρύπες του πολικού όζοντος, η κατάσταση είναι εντελώς διαφορετική. Ο μηχανισμός καταστροφής του όζοντος είναι θεμελιωδώς διαφορετικός από τα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη, το βασικό στάδιο είναι η μετατροπή ανενεργών μορφών ουσιών που περιέχουν αλογόνο σε οξείδια, η οποία εμφανίζεται στην επιφάνεια των σωματιδίων των πολικών στρατοσφαιρικών νεφών. Και ως αποτέλεσμα, σχεδόν όλο το όζον καταστρέφεται σε αντιδράσεις με αλογόνα, το χλώριο είναι υπεύθυνο για το 40-50% και το βρώμιο είναι περίπου 20-40%.

Η DuPont ξεκίνησε την απαγόρευση των παλαιών και τη μετάβαση σε νέους τύπους φρέον επειδή η πατέντα τους έληγε

Η DuPont, μετά τη δημοσίευση στοιχείων για τη συμμετοχή των φρέον στην καταστροφή του στρατοσφαιρικού όζοντος, υιοθέτησε αυτή τη θεωρία με εχθρότητα και ξόδεψε εκατομμύρια δολάρια σε μια εκστρατεία Τύπου για την προστασία των φρεονίων. Ο πρόεδρος της DuPont έγραψε σε ένα άρθρο στο Chemical Week στις 16 Ιουλίου 1975, ότι η θεωρία της καταστροφής του όζοντος ήταν επιστημονική φαντασία, ανοησία που δεν είχε νόημα. Εκτός από την DuPont, μια σειρά από εταιρείες σε όλο τον κόσμο έχουν παράγει και παράγουν διάφορους τύπους φρέον χωρίς αφαίρεση δικαιωμάτων.

Τα φρέον είναι πολύ βαριά για να φτάσουν στη στρατόσφαιρα

Μερικές φορές υποστηρίζεται ότι εφόσον τα μόρια του φρέον είναι πολύ βαρύτερα από το άζωτο και το οξυγόνο, δεν μπορούν να φτάσουν στη στρατόσφαιρα σε σημαντικές ποσότητες. Ωστόσο, τα ατμοσφαιρικά αέρια αναμειγνύονται πλήρως και δεν διαστρωματώνονται ή ταξινομούνται κατά βάρος. Οι εκτιμήσεις του απαιτούμενου χρόνου για τον διαχωρισμό διάχυσης των αερίων στην ατμόσφαιρα απαιτούν χρόνους της τάξης των χιλιάδων ετών. Αυτό βέβαια δεν γίνεται σε μια δυναμική ατμόσφαιρα. Οι διαδικασίες κατακόρυφης μεταφοράς μάζας της μεταφοράς και του στροβιλισμού αναμειγνύουν πλήρως την ατμόσφαιρα κάτω από την υπερτροφοδότηση πολύ πιο γρήγορα. Επομένως, ακόμη και τέτοια βαριά αέρια όπως τα αδρανή φρέον κατανέμονται ομοιόμορφα στην ατμόσφαιρα, φτάνοντας, μεταξύ άλλων, στη στρατόσφαιρα. Πειραματικές μετρήσεις των συγκεντρώσεών τους στην ατμόσφαιρα το επιβεβαιώνουν. Οι μετρήσεις δείχνουν επίσης ότι χρειάζονται περίπου πέντε χρόνια για τα αέρια που απελευθερώνονται στην επιφάνεια της Γης να φτάσουν στη στρατόσφαιρα, δείτε το δεύτερο γράφημα στα δεξιά. Εάν τα αέρια στην ατμόσφαιρα δεν αναμειγνύονταν, τότε τέτοια βαριά αέρια από τη σύνθεσή της όπως το διοξείδιο του άνθρακα θα σχημάτιζαν ένα στρώμα πάχους πολλών δεκάδων μέτρων στην επιφάνεια της Γης, το οποίο θα καθιστούσε την επιφάνεια της Γης ακατοίκητη. Ευτυχώς, αυτό δεν ισχύει. Το Ίκρυπτον με ατομική μάζα 84, και το ήλιο με ατομική μάζα 4, έχουν την ίδια σχετική συγκέντρωση, η οποία βρίσκεται κοντά στην επιφάνεια, η οποία έχει ύψος έως και 100 km. Φυσικά, όλα τα παραπάνω ισχύουν μόνο για αέρια που είναι σχετικά σταθερά, όπως τα φρέον ή τα αδρανή αέρια. Ουσίες που εισέρχονται σε αντιδράσεις και επίσης υπόκεινται σε διάφορες φυσικές επιδράσεις, ας πούμε, διαλύονται στο νερό, έχουν εξάρτηση συγκέντρωσης από το ύψος.

Οι κύριες πηγές αλογόνων είναι φυσικές και όχι ανθρωπογενείς

Πιστεύεται ότι οι φυσικές πηγές αλογόνων, όπως τα ηφαίστεια και οι ωκεανοί, είναι πιο σημαντικές για τη διαδικασία της καταστροφής του όζοντος από εκείνες που παράγονται από τον άνθρωπο. Χωρίς να αμφισβητείται η συμβολή των φυσικών πηγών στη συνολική ισορροπία των αλογόνων, θα πρέπει να σημειωθεί ότι γενικά δεν φτάνουν στη στρατόσφαιρα λόγω του γεγονότος ότι είναι υδατοδιαλυτά (κυρίως ιόντα χλωρίου και υδροχλώριο) και ξεπλένονται από το ατμόσφαιρα, πέφτει σαν βροχή στο έδαφος. Επίσης, οι φυσικές ενώσεις είναι λιγότερο σταθερές από τα φρέον, για παράδειγμα, το μεθυλοχλωρίδιο έχει διάρκεια ζωής στην ατμόσφαιρα μόνο περίπου ένα χρόνο, σε σύγκριση με δεκάδες και εκατοντάδες χρόνια για τα φρέον. Ως εκ τούτου, η συμβολή τους στην καταστροφή του όζοντος της στρατόσφαιρας είναι μάλλον μικρή. Ακόμη και η σπάνια έκρηξη του ηφαιστείου Pinatubo τον Ιούνιο του 1991 προκάλεσε πτώση των επιπέδων του όζοντος όχι λόγω των απελευθερωμένων αλογόνων, αλλά λόγω του σχηματισμού μεγάλης μάζας αερολυμάτων θειικού οξέος, η επιφάνεια των οποίων καταλύει τις αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος. Ευτυχώς, μετά από τρία χρόνια, σχεδόν ολόκληρη η μάζα των ηφαιστειακών αερολυμάτων απομακρύνθηκε από την ατμόσφαιρα. Έτσι, οι ηφαιστειακές εκρήξεις είναι σχετικά βραχυπρόθεσμοι παράγοντες που επηρεάζουν το στρώμα του όζοντος, σε αντίθεση με τα φρέον, τα οποία έχουν διάρκεια ζωής δεκάδων και εκατοντάδων ετών.

Η τρύπα του όζοντος πρέπει να βρίσκεται πάνω από τις πηγές φρέον

Πολλοί δεν καταλαβαίνουν γιατί σχηματίζεται η τρύπα του όζοντος στην Ανταρκτική, όταν οι κύριες εκπομπές φρέον συμβαίνουν στο βόρειο ημισφαίριο. Το γεγονός είναι ότι τα φρέον αναμιγνύονται καλά στην τροπόσφαιρα και τη στρατόσφαιρα. Λόγω της χαμηλής αντιδραστικότητάς τους, πρακτικά δεν καταναλώνονται στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και έχουν διάρκεια ζωής πολλών ετών ή και δεκαετιών. Ως εκ τούτου, φτάνουν εύκολα στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Η «τρύπα του όζοντος» της Ανταρκτικής δεν υπάρχει μόνιμα. Εμφανίζεται στα τέλη του χειμώνα - αρχές της άνοιξης. Οι λόγοι για τους οποίους σχηματίζεται η τρύπα του όζοντος στην Ανταρκτική σχετίζονται με το τοπικό κλίμα. Οι χαμηλές θερμοκρασίες του χειμώνα της Ανταρκτικής οδηγούν στο σχηματισμό της πολικής δίνης. Ο αέρας μέσα σε αυτή τη δίνη κινείται κυρίως σε κλειστά μονοπάτια γύρω από τον Νότιο Πόλο. Αυτή τη στιγμή, η πολική περιοχή δεν φωτίζεται από τον Ήλιο και το όζον δεν εμφανίζεται εκεί. Με την έλευση του καλοκαιριού, η ποσότητα του όζοντος αυξάνεται και φθάνει ξανά τον προηγούμενο κανόνα. Δηλαδή, οι διακυμάνσεις της συγκέντρωσης του όζοντος στην Ανταρκτική είναι εποχιακές. Ωστόσο, εάν ανιχνεύσουμε τη δυναμική των αλλαγών στη συγκέντρωση του όζοντος και το μέγεθος της τρύπας του όζοντος κατά μέσο όρο κατά τη διάρκεια ενός έτους τις τελευταίες δεκαετίες, τότε υπάρχει μια αυστηρά καθορισμένη τάση προς μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος. Εργασίες ελέγχου >> Ecology of το όζον τρύπεςστην ατμόσφαιρα λόγω... Συστηματικές παρατηρήσεις: i) της κατάστασης όζοστρώμα (χωρική και χρονική μεταβλητότητα...

20 Δεκεμβρίου 2014

Η τρύπα του όζοντος θεωρείται ότι είναι μια τοπική πτώση της συγκέντρωσης του όζοντος στο στρώμα του όζοντος της Γης. Αρχικά, οι ειδικοί υπέθεσαν ότι η συγκέντρωση του όζοντος τείνει να αλλάζει λόγω των σωματιδίων που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε ατομικής έκρηξης.

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι πτήσεις αεροσκαφών και διαστημικών σκαφών σε μεγάλο ύψος θεωρούνταν οι ένοχοι για την εμφάνιση οπών του όζοντος στην ατμόσφαιρα της Γης.

Ωστόσο, κατά τη διάρκεια πολυάριθμων μελετών και πειραμάτων, έχει αποδειχθεί ότι η περιεκτικότητα σε όζον μπορεί να ποικίλλει ποιοτικά λόγω ορισμένων φυσικών ατμοσφαιρικών ρύπων που περιέχουν άζωτο.

Οι κύριοι λόγοι για την εμφάνιση των τρυπών του όζοντος

Έχει διαπιστωθεί εδώ και καιρό ότι η κύρια ποσότητα φυσικού όζοντος περιέχεται σε υψόμετρο 15 έως 50 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια της Γης - στη στρατόσφαιρα. Το όζον αποφέρει τα μέγιστα οφέλη του απορροφώντας σημαντική ποσότητα υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία διαφορετικά θα ήταν επιζήμια για τους ζωντανούς οργανισμούς στον πλανήτη μας. Η μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος σε ένα συγκεκριμένο μέρος μπορεί να οφείλεται σε δύο τύπους ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Αυτά περιλαμβάνουν:

1. Οι φυσικές διεργασίες με τις οποίες συμβαίνει η ατμοσφαιρική ρύπανση.
2. Ανθρωπογενής ρύπανση της ατμόσφαιρας της Γης.

Διεργασίες απαέρωσης πραγματοποιούνται συνεχώς στον μανδύα της Γης, με αποτέλεσμα μια ποικιλία από ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ. Τα ηφαίστεια λάσπης και οι υδροθερμικές πηγές μπορούν να δημιουργήσουν αυτούς τους τύπους αερίων.

Επιπλέον, ορισμένα αέρια βρίσκονται στον φλοιό της γης, τα οποία βρίσκονται σε ελεύθερη κατάσταση. Μερικά από αυτά είναι σε θέση να φτάσουν στην επιφάνεια της γης και να διαχυθούν στην ατμόσφαιρα μέσω ρωγμών στο φλοιό της γης. Ως εκ τούτου, ο επιφανειακός αέρας πάνω από τις λεκάνες πετρελαίου και αερίου περιέχει συχνά ανυψωμένο επίπεδομεθάνιο. Αυτοί οι τύποι ρύπανσης μπορούν να αποδοθούν σε φυσικά - που συμβαίνουν σε σχέση με φυσικά φαινόμενα.

Η ανθρωπογενής ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να προκληθεί από εκτοξεύσεις διαστημικών πυραύλων και πτήσεις υπερηχητικών αεριωθούμενων αεροσκαφών. Επίσης, ένας μεγάλος αριθμός από διάφορες χημικές ενώσεις απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα κατά την εξόρυξη και την επεξεργασία πολυάριθμων ορυκτών από τα έγκατα της γης.

Σημαντικό ρόλο στην ατμοσφαιρική ρύπανση παίζουν και οι μεγάλες βιομηχανικές πόλεις, που αποτελούν ένα είδος ανθρωπογενούς πηγής. Οι αέριες μάζες σε τέτοιες περιοχές μολύνονται από την εκτεταμένη ροή των οδικών μεταφορών, καθώς και λόγω των εκπομπών από διάφορες βιομηχανικές επιχειρήσεις.

Η ιστορία της ανακάλυψης των τρυπών του όζοντος στην ατμόσφαιρα

Η τρύπα του όζοντος ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1985 από μια ομάδα Βρετανών επιστημόνων με επικεφαλής τον Τζο Φάρμαν. Η διάμετρος της τρύπας ήταν πάνω από 1000 χιλιόμετρα και βρισκόταν πάνω από την Ανταρκτική - στο νότιο ημισφαίριο. Εμφανιζόταν κάθε χρόνο τον Αύγουστο, αυτή η τρύπα του όζοντος εξαφανίστηκε από τον Δεκέμβριο έως τον Ιανουάριο.

Το 1992 χαρακτηρίστηκε για τους επιστήμονες από το γεγονός ότι ήδη πάνω από το βόρειο ημισφαίριο στην Ανταρκτική σχηματίστηκε μια άλλη τρύπα του όζοντος, με πολύ μικρότερη διάμετρο. Και το 2008, η διάμετρος του πρώτου φαινομένου του όζοντος που ανακαλύφθηκε στην Ανταρκτική έφτασε στο μέγιστο μέγεθος ρεκόρ - 27 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα.

Πιθανές συνέπειες της επέκτασης των τρυπών του όζοντος

Δεδομένου ότι το στρώμα του όζοντος έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει την επιφάνεια του πλανήτη μας από την περίσσεια υπεριώδους ηλιακής ακτινοβολίας, οι τρύπες του όζοντος μπορούν να θεωρηθούν ένα φαινόμενο που είναι πραγματικά επικίνδυνο για τους ζωντανούς οργανισμούς. Η μείωση της στιβάδας του όζοντος αυξάνει σημαντικά τη ροή της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία μπορεί να επηρεάσει την απότομη αύξηση του αριθμού των καρκίνων του δέρματος. Όχι λιγότερο επιζήμια είναι η εμφάνιση οπών του όζοντος για φυτά και ζώα στη Γη.

Χάρη στην προσοχή του κοινού, η Σύμβαση της Βιέννης για την Προστασία της Στιβάδας του Όζοντος εγκρίθηκε το 1985. Στη συνέχεια, υπήρξε το λεγόμενο Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ, που εγκρίθηκε το 1987 και καθόριζε τη λίστα με τους πιο επικίνδυνους χλωροφθοράνθρακες. Ταυτόχρονα, οι χώρες παραγωγής αυτών των ατμοσφαιρικών ρύπων δεσμεύτηκαν να περιορίσουν την έκλυσή τους και μέχρι το 2000 να σταματήσουν εντελώς.

Υποθέσεις για τη φυσική προέλευση της τρύπας του όζοντος

Αλλά Ρώσοι επιστήμονες δημοσίευσαν επιβεβαίωση της υπόθεσης για τη φυσική προέλευση της τρύπας του όζοντος της Ανταρκτικής. Το 1999, η NPO Typhoon δημοσίευσε μια επιστημονική εργασία στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας, στην οποία, σύμφωνα με τους υπολογισμούς των γεωφυσικών A.P. Καπίτσα και Α.Α. Gavrilova, η τρύπα του όζοντος της Ανταρκτικής υπήρχε πριν ανακαλυφθεί απευθείας πειραματικές μεθόδουςτο 1982, κάτι που, σύμφωνα με Ρώσους επιστήμονες, επιβεβαιώνει την υπόθεση της φυσικής προέλευσης της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική.

Οι συντάκτες αυτού επιστημονική εργασίαήταν ο A.P. Kapitsa (αντεπιστέλλον μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών) b A.A. Gavrilov (Μόσχα Κρατικό Πανεπιστήμιο). Οι δύο επιστήμονες κατάφεραν να διαπιστώσουν ότι ο αριθμός των γεγονότων που έρχονται σε αντίθεση με την ανθρωπογενή υπόθεση της προέλευσης της τρύπας του όζοντος της Ανταρκτικής αυξάνεται συνεχώς και αφού απέδειξαν ότι τα δεδομένα για ασυνήθιστα χαμηλές τιμές του συνολικού όζοντος στην Ανταρκτική το 1957-1959 είναι σωστά, έγινε σαφές ότι η αιτία των τρυπών του όζοντος είναι διαφορετική από την ανθρωπογενή.

Τα αποτελέσματα της έρευνας των Kapitsa και Gavrilov δημοσιεύτηκαν στο Doklady Akademii Nauk, 1999, τ. 366, αρ. 4, σελ. 543-546

Τρύπες του όζοντος - «παιδιά» στρατοσφαιρικών δίνων

Αν και δεν υπάρχει πολύ όζον στη σύγχρονη ατμόσφαιρα - όχι περισσότερο από το ένα τρία εκατομμυριοστό των υπολοίπων αερίων - ο ρόλος του είναι εξαιρετικά μεγάλος: καθυστερεί τη σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία (το τμήμα βραχέων κυμάτων του ηλιακού φάσματος), η οποία καταστρέφει τις πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα. Επιπλέον, το στρατοσφαιρικό όζον είναι σημαντικό κλιματικός παράγοντας, το οποίο καθορίζει τις βραχυπρόθεσμες και τοπικές καιρικές αλλαγές.

Ο ρυθμός των αντιδράσεων καταστροφής του όζοντος εξαρτάται από τους καταλύτες, οι οποίοι μπορεί να είναι φυσικά οξείδια της ατμόσφαιρας και ουσίες που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα φυσικές καταστροφές(για παράδειγμα, ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις). Ωστόσο, στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι ουσίες βιομηχανικής προέλευσης μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως καταλύτες για αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος και η ανθρωπότητα ανησυχούσε σοβαρά ...

Το όζον (O 3) είναι μια σχετικά σπάνια μοριακή μορφή οξυγόνου, που αποτελείται από τρία άτομα. Αν και υπάρχει ελάχιστο όζον στη σύγχρονη ατμόσφαιρα - όχι περισσότερο από το ένα τρία εκατομμυριοστά των υπολοίπων αερίων - ο ρόλος του είναι εξαιρετικά μεγάλος: καθυστερεί την σκληρή υπεριώδη ακτινοβολία (το τμήμα βραχέων κυμάτων του ηλιακού φάσματος), η οποία καταστρέφει πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα. Ως εκ τούτου, πριν από την έλευση της φωτοσύνθεσης - και, κατά συνέπεια, του ελεύθερου οξυγόνου και του στρώματος του όζοντος στην ατμόσφαιρα - ζωή μπορούσε να υπάρχει μόνο στο νερό.

Επιπλέον, το στρατοσφαιρικό όζον είναι ένας σημαντικός κλιματικός παράγοντας που καθορίζει τις βραχυπρόθεσμες και τοπικές καιρικές αλλαγές. Με την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και τη μεταφορά ενέργειας σε άλλα αέρια, το όζον θερμαίνει τη στρατόσφαιρα και έτσι ρυθμίζει τη φύση των πλανητικών θερμικών και κυκλικών διεργασιών σε όλη την ατμόσφαιρα.

Ασταθή μόρια όζοντος σε φυσικές συνθήκες σχηματίζονται και αποσυντίθενται υπό την επίδραση διαφόρων ζωντανών και άψυχη φύση, και κατά τη διάρκεια μιας μακράς εξέλιξης αυτή η διαδικασία έφτασε σε κάποια δυναμική ισορροπία. Ο ρυθμός των αντιδράσεων καταστροφής του όζοντος εξαρτάται από τους καταλύτες, οι οποίοι μπορεί να είναι φυσικά οξείδια της ατμόσφαιρας και ουσίες που απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα ως αποτέλεσμα φυσικών καταστροφών (για παράδειγμα, ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις).

Ωστόσο, στο δεύτερο μισό του περασμένου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι ουσίες βιομηχανικής προέλευσης μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως καταλύτες για αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος και η ανθρωπότητα ανησυχούσε σοβαρά. Η κοινή γνώμη ενθουσιάστηκε ιδιαίτερα από την ανακάλυψη της λεγόμενης «τρύπας» του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική.

«Τρύπα» πάνω από την Ανταρκτική

Μια αξιοσημείωτη μείωση στο στρώμα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική - την τρύπα του όζοντος - ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1957, κατά τη διάρκεια του Διεθνούς Γεωφυσικού Έτους. Η πραγματική της ιστορία ξεκίνησε 28 χρόνια αργότερα με ένα άρθρο στο τεύχος Μαΐου του περιοδικού Φύση, όπου προτάθηκε ότι ο λόγος για το ανώμαλο ανοιξιάτικο ελάχιστο TO πάνω από την Ανταρκτική είναι η βιομηχανική (συμπεριλαμβανομένων των φρέον) ατμοσφαιρική ρύπανση (Farman et al., 1985).

Διαπιστώθηκε ότι η τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική εμφανίζεται συνήθως μία φορά κάθε δύο χρόνια, διαρκεί περίπου τρεις μήνες και στη συνέχεια εξαφανίζεται. Δεν είναι μια διαμπερής τρύπα, όπως μπορεί να φαίνεται, αλλά μια εσοχή, επομένως είναι πιο σωστό να μιλάμε για «χάσιμο του στρώματος του όζοντος». Δυστυχώς, όλες οι περαιτέρω μελέτες της τρύπας του όζοντος στόχευαν κυρίως στην απόδειξη της ανθρωπογενούς προέλευσής της (Roan, 1989).

Σήμερα, υπάρχουν διαφορετικές υποθέσεις σχετικά με τους χημικούς και δυναμικούς μηχανισμούς σχηματισμού οπών του όζοντος. Ωστόσο, η χημική ανθρωπογενής θεωρία δεν ταιριάζει πολύ γνωστά γεγονότα. Για παράδειγμα, η ανάπτυξη του στρατοσφαιρικού όζοντος σε ορισμένες γεωγραφικές περιοχές.

Εδώ είναι η πιο "αφελή" ερώτηση: γιατί σχηματίζεται μια τρύπα στο νότιο ημισφαίριο, αν και φρέον παράγονται στο βόρειο, παρά το γεγονός ότι δεν είναι γνωστό αν υπάρχει αεροπορική επικοινωνία μεταξύ των ημισφαιρίων εκείνη την εποχή;

Καμία από τις υπάρχουσες θεωρίες δεν βασίζεται σε μεγάλης κλίμακας λεπτομερείς μετρήσεις TO και μελέτες διεργασιών που συμβαίνουν στη στρατόσφαιρα. Για να απαντήσουμε στην ερώτηση σχετικά με τον βαθμό απομόνωσης της πολικής στρατόσφαιρας πάνω από την Ανταρκτική, καθώς και σε μια σειρά άλλων ερωτήσεων που σχετίζονται με το πρόβλημα του σχηματισμού οπών του όζοντος, ήταν δυνατό μόνο με τη βοήθεια μιας νέας μεθόδου παρακολούθησης των κινήσεων των ροών αέρα που προτείνονται από τον V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

Οι ροές αέρα στην τροπόσφαιρα (μέχρι ύψους 10 km) έχουν εντοπιστεί εδώ και πολύ καιρό με την παρατήρηση των μεταφορικών και περιστροφικών κινήσεων των νεφών. Το όζον, στην πραγματικότητα, είναι επίσης ένα τεράστιο «σύννεφο» σε ολόκληρη την επιφάνεια της Γης και οι αλλαγές στην πυκνότητά του μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να κρίνουμε την κίνηση των μαζών αέρα πάνω από 10 km, όπως ακριβώς γνωρίζουμε την κατεύθυνση του ανέμου κοιτάζοντας σε έναν συννεφιασμένο ουρανό μια συννεφιασμένη μέρα. Για τους σκοπούς αυτούς, η πυκνότητα του όζοντος θα πρέπει να μετράται στα σημεία του χωρικού πλέγματος με ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, για παράδειγμα, κάθε 24 ώρες. Ακολουθώντας πώς έχει αλλάξει το πεδίο του όζοντος, είναι δυνατό να εκτιμηθεί η γωνία περιστροφής του ανά ημέρα, η κατεύθυνση και η ταχύτητα κίνησης.

Χρησιμοποιώντας τη νέα μέθοδο, η δυναμική της στιβάδας του όζοντος μελετήθηκε το 2000, όταν παρατηρήθηκε μια τρύπα του όζοντος που έσπασε ρεκόρ πάνω από την Ανταρκτική (Kashkin et al., 2002). Για αυτό, χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικά δεδομένα σχετικά με την πυκνότητα του όζοντος σε όλο το νότιο ημισφαίριο, από τον ισημερινό έως τον πόλο. Ως αποτέλεσμα, διαπιστώθηκε ότι η περιεκτικότητα σε όζον είναι ελάχιστη στο κέντρο της χοάνης της λεγόμενης περιπολικής δίνης, η οποία σχηματίστηκε πάνω από τον πόλο, την οποία θα συζητήσουμε λεπτομερώς παρακάτω. Με βάση αυτά τα δεδομένα, προτάθηκε η υπόθεση ενός φυσικού μηχανισμού για το σχηματισμό «τρυπών» του όζοντος.

Παγκόσμια δυναμική της στρατόσφαιρας: μια υπόθεση

Οι κυκλικές δίνες σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της κίνησης των στρατοσφαιρικών αέριων μαζών στις μεσημβρινές και γεωγραφικές κατευθύνσεις. Πώς συμβαίνει αυτό; Η στρατόσφαιρα βρίσκεται ψηλότερα στον θερμό ισημερινό και χαμηλότερη στον ψυχρό πόλο. Τα ρεύματα αέρα (μαζί με το όζον) κυλούν από τη στρατόσφαιρα σαν λόφος και κινούνται όλο και πιο γρήγορα από τον ισημερινό στον πόλο. Η κίνηση από τα δυτικά προς τα ανατολικά συμβαίνει υπό την επίδραση της δύναμης Coriolis που σχετίζεται με την περιστροφή της Γης. Ως αποτέλεσμα, οι ροές αέρα φαίνονται να τυλίγονται, σαν νήματα σε έναν άξονα, στο νότιο και στο βόρειο ημισφαίριο.

Η "άτρακτος" των μαζών αέρα περιστρέφεται καθ' όλη τη διάρκεια του έτους και στα δύο ημισφαίρια, αλλά είναι πιο έντονη στα τέλη του χειμώνα και στις αρχές της άνοιξης, επειδή το ύψος της στρατόσφαιρας στον ισημερινό σχεδόν δεν αλλάζει καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους και στους πόλους είναι υψηλότερο το καλοκαίρι και χαμηλότερα το χειμώνα, όταν κάνει ιδιαίτερα κρύο.

Το στρώμα του όζοντος στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη δημιουργείται λόγω μιας ισχυρής εισροής από τον ισημερινό, καθώς και ως αποτέλεσμα φωτοχημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στη θέση τους. Όμως το όζον στην περιοχή του πόλου οφείλει την προέλευσή του κυρίως στη ροή από τον ισημερινό και από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη και η περιεκτικότητά του εκεί είναι αρκετά χαμηλή. Φωτοχημικές αντιδράσεις στον πόλο, όπου ακτίνες ηλίουπέφτουν σε μικρή γωνία, πηγαίνουν αργά και ένα σημαντικό μέρος του όζοντος που προέρχεται από τον ισημερινό καταφέρνει να καταστραφεί στην πορεία.

Αλλά οι αέριες μάζες δεν κινούνται πάντα έτσι. Τους πιο κρύους χειμώνες, όταν η στρατόσφαιρα πάνω από τον πόλο πέφτει πολύ χαμηλά πάνω από την επιφάνεια της Γης και ο «λόφος» γίνεται ιδιαίτερα απότομος, η κατάσταση αλλάζει. Τα στρατοσφαιρικά ρεύματα κυλούν τόσο γρήγορα που υπάρχει ένα φαινόμενο γνωστό σε όποιον έχει παρακολουθήσει το νερό να ρέει προς τα κάτω μέσα από μια τρύπα σε μια μπανιέρα. Έχοντας φτάσει σε μια ορισμένη ταχύτητα, το νερό αρχίζει να περιστρέφεται γρήγορα και μια χαρακτηριστική χοάνη σχηματίζεται γύρω από την τρύπα, που δημιουργείται από φυγόκεντρος δύναμη.

Κάτι παρόμοιο συμβαίνει στην παγκόσμια δυναμική των στρατοσφαιρικών ροών. Όταν τα ρεύματα του στρατοσφαιρικού αέρα αποκτούν αρκετά υψηλή ταχύτητα, η φυγόκεντρος δύναμη αρχίζει να τα ωθεί μακριά από τον πόλο προς τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη. Ως αποτέλεσμα, οι μάζες αέρα μετακινούνται από τον ισημερινό και από τον πόλο η μία προς την άλλη, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό ενός ταχέως περιστρεφόμενου «άξονα» της δίνης στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη.

Η ανταλλαγή αέρα μεταξύ της ισημερινής και της πολικής περιοχής σταματά και το όζον από τον ισημερινό και από τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη δεν φτάνει στον πόλο. Επιπλέον, το όζον που παραμένει στον πόλο, όπως σε μια φυγόκεντρο, συμπιέζεται προς τα μεσαία γεωγραφικά πλάτη με φυγόκεντρο δύναμη, καθώς είναι βαρύτερο από τον αέρα. Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση του όζοντος στο εσωτερικό της χοάνης πέφτει απότομα - μια "τρύπα" του όζοντος σχηματίζεται πάνω από τον πόλο και στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη - μια περιοχή υψηλής περιεκτικότητας σε όζον, που αντιστοιχεί στον "άξονα" της κυκλικής δίνης.

Την άνοιξη, η στρατόσφαιρα της Ανταρκτικής θερμαίνεται και ανεβαίνει ψηλότερα - η χοάνη εξαφανίζεται. Η αεροπορική επικοινωνία μεταξύ μεσαίων και μεγάλων γεωγραφικών πλάτη αποκαθίσταται και οι φωτοχημικές αντιδράσεις του σχηματισμού όζοντος επιταχύνονται επίσης. Η τρύπα του όζοντος εξαφανίζεται πριν από έναν άλλο ιδιαίτερα κρύο χειμώνα στο Νότιο Πόλο.

Τι γίνεται στην Αρκτική;

Αν και η δυναμική των ροών της στρατόσφαιρας και, κατά συνέπεια, της στιβάδας του όζοντος στο βόρειο και νότιο ημισφαίριο είναι γενικά παρόμοια, η τρύπα του όζοντος εμφανίζεται μόνο από καιρό σε καιρό πάνω από το Νότιο Πόλο. Δεν υπάρχουν τρύπες του όζοντος πάνω από τον Βόρειο Πόλο, επειδή οι χειμώνες είναι πιο ήπιοι και η στρατόσφαιρα δεν βυθίζεται ποτέ αρκετά χαμηλά ώστε τα ρεύματα αέρα να πάρουν την ταχύτητα που απαιτείται για να σχηματιστεί μια χοάνη.

Υπάρχει μια άλλη σημαντική διαφορά. Στο νότιο ημισφαίριο, η περιστροφική δίνη περιστρέφεται σχεδόν δύο φορές πιο γρήγορα από ότι στο βόρειο. Και αυτό δεν προκαλεί έκπληξη: η Ανταρκτική περιβάλλεται από θάλασσες και υπάρχει ένα κυκλικό θαλάσσιο ρεύμα γύρω της - στην ουσία, γιγάντιες μάζες νερού και αέρα περιστρέφονται μαζί. Η εικόνα είναι διαφορετική στο βόρειο ημισφαίριο: στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη υπάρχουν ηπείροι με οροσειρές και η τριβή της αέριας μάζας στην επιφάνεια της γης δεν επιτρέπει στην κυκλική δίνη να αποκτήσει αρκετά υψηλή ταχύτητα.

Ωστόσο, μικρές «τρύπες» του όζοντος διαφορετικής προέλευσης εμφανίζονται μερικές φορές στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου. από που έρχονται; Η κίνηση του αέρα στη στρατόσφαιρα του μέσου γεωγραφικού πλάτους του ορεινού βόρειου ημισφαιρίου μοιάζει με την κίνηση του νερού σε ένα ρηχό ρεύμα με βραχώδη βυθό, όταν σχηματίζονται πολυάριθμες δίνες στην επιφάνεια του νερού. Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη του βόρειου ημισφαιρίου, ο ρόλος του ανάγλυφου της επιφάνειας του πυθμένα παίζεται από τις διαφορές θερμοκρασίας στα σύνορα των ηπείρων και των ωκεανών, των οροσειρών και των πεδιάδων.

Μια απότομη αλλαγή της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της Γης οδηγεί στο σχηματισμό κάθετων ροών στην τροπόσφαιρα. Οι στρατοσφαιρικοί άνεμοι που συγκρούονται με αυτά τα ρεύματα δημιουργούν δίνες που μπορούν να περιστρέφονται και προς τις δύο κατευθύνσεις με ίση πιθανότητα. Μέσα σε αυτά εμφανίζονται περιοχές με χαμηλή περιεκτικότητα σε όζον, δηλαδή τρύπες του όζοντος πολύ μικρότερες σε μέγεθος από ό,τι στο Νότιο Πόλο. Και πρέπει να σημειωθεί ότι τέτοιες δίνες με διαφορετικές κατευθύνσεις περιστροφής ανακαλύφθηκαν με την πρώτη προσπάθεια.

Έτσι, η δυναμική των στρατοσφαιρικών ρευμάτων αέρα, τα οποία εντοπίσαμε παρατηρώντας το νέφος του όζοντος, μας επιτρέπει να δώσουμε μια εύλογη εξήγηση για τον μηχανισμό σχηματισμού της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική. Προφανώς, τέτοιες αλλαγές στο στρώμα του όζοντος, λόγω αεροδυναμικών φαινομένων στη στρατόσφαιρα, έγιναν πολύ πριν από την εμφάνιση του ανθρώπου.

Όλα τα παραπάνω δεν σημαίνουν καθόλου ότι τα φρέον και άλλα αέρια βιομηχανικής προέλευσης δεν έχουν καταστροφική επίδραση στη στιβάδα του όζοντος. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη ανακαλύψει ποια είναι η αναλογία φυσικών και ανθρωπογενών παραγόντων που επηρεάζουν το σχηματισμό οπών του όζοντος - είναι απαράδεκτο να συνάγουμε βιαστικά συμπεράσματα για τόσο σημαντικά ζητήματα.

Το στρώμα του όζοντος μελετήθηκε για πρώτη φορά από επιστήμονες στους βρετανικούς σταθμούς της Ανταρκτικής το 1957. Το όζον έχει θεωρηθεί ως πιθανός δείκτης μακροπρόθεσμων αλλαγών στην ατμόσφαιρα. Το 1985, η ετήσια καταστροφή της στιβάδας του όζοντος και ο σχηματισμός οπών του όζοντος ανακοινώθηκαν στο περιοδικό Nature.

Τι είναι η τρύπα του όζοντος και γιατί εμφανίζεται;

Το όζον παράγεται σε μεγάλες ποσότητες στη στρατόσφαιρα πάνω από τις τροπικές περιοχές, όπου η υπεριώδης ακτινοβολία είναι ισχυρότερη. Στη συνέχεια κυκλοφορεί στη γήινη ατμόσφαιρα προς τους πόλους. Η ποσότητα του όζοντος ποικίλλει ανάλογα με την τοποθεσία, την εποχή του χρόνου και τις καθημερινές κλιματικές συνθήκες. Η μείωση της συγκέντρωσης του όζοντος στην ατμόσφαιρα, που παρατηρείται στους πόλους της Γης, ονομάζεται τρύπα του όζοντος.

Όσο πιο λεπτό γίνεται το στρώμα του όζοντος, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος των οπών του όζοντος. Υπάρχουν 3 βασικοί λόγοι για τον σχηματισμό τους:

• Φυσική ανακατανομή της συγκέντρωσης του όζοντος στην ατμόσφαιρα. Μέγιστο ποσόΤο όζον περιέχεται κοντά στον ισημερινό, μειώνεται προς τους πόλους, σχηματίζοντας περιοχές με μειωμένη συγκέντρωση αυτού του στοιχείου.
• Τεχνογενής παράγοντας . Οι CFC που περιέχονται σε δοχεία αεροζόλ και ψυκτικά εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα από ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι προκύπτουσες χημικές αντιδράσεις στην ατμόσφαιρα καταστρέφουν τα μόρια του όζοντος. Αυτό λεπταίνει το στρώμα του όζοντος και μειώνει την ικανότητά του να απορροφά το υπεριώδες φως.
• Η υπερθέρμανση του πλανήτη. Η θερμοκρασία στην επιφάνεια της γης αυξάνεται συνεχώς, ενώ τα ανώτερα στρώματα της στρατόσφαιρας ψύχονται. Αυτό συνοδεύεται από το σχηματισμό νεφών από μαργαριτάρι, στα οποία εμφανίζονται αντιδράσεις καταστροφής του όζοντος.

Συνέπειες της επέκτασης των τρυπών του όζοντος

Η ύπαρξη ζωής στη Γη είναι δυνατή μόνο λόγω της παρουσίας του στρώματος του όζοντος. Προστατεύει αποτελεσματικά τον πλανήτη από τη διείσδυση της επιβλαβούς UV ακτινοβολίας, η οποία είναι εξαιρετικά αντιδραστική.

• Όταν εκτίθεται στην υπεριώδη ακτινοβολία, το DNA καταστρέφεται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ανεπιθύμητες μεταλλάξεις σε ζωντανούς οργανισμούς.
• Οι ακτίνες UV διεισδύουν ακόμη και μέσα από το νερό και προκαλούν το θάνατο φυτικών κυττάρων και μικροοργανισμών που χρησιμεύουν ως τροφή για πιο ανεπτυγμένα ζώα. Ως αποτέλεσμα, ο αριθμός τους μειώνεται.
• Στους ανθρώπους, η υπερβολική υπεριώδης ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του δέρματος. (Μείωση 1% στο όζον αυξάνει τη συχνότητα εμφάνισης καρκίνου του δέρματος κατά 5%).
• Η άμεση επαφή του υπεριώδους φωτός με τον αμφιβληστροειδή του ματιού προκαλεί το σχηματισμό καταρράκτη. Αυτό επηρεάζει την ποιότητα της όρασης και μπορεί να προκαλέσει τύφλωση.

Το 1987, συντάχθηκε μια διεθνής συμφωνία - το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ - για τη ρύθμιση της εκπομπής επιβλαβών αερίων στην ατμόσφαιρα που καταστρέφουν τα μόρια του όζοντος. Η τήρηση του πρωτοκόλλου βοηθά στη σταδιακή μείωση της εξάντλησης της στιβάδας του όζοντος στην ατμόσφαιρα και στην πρόληψη της επέκτασης των τρυπών του όζοντος.