Ozona slānis ir neatņemama sastāvdaļa tam, kas padara Zemi apdzīvojamu. Šis stratosfēras reģions ir atbildīgs par lielākās daļas Saules ultravioletā starojuma absorbciju, tādējādi nodrošinot, ka sauszemes organismi netiek apstaroti. Kopš 70. gadiem zinātnieki uzzināja par pastāvīgu šī slāņa samazināšanos ap dienvidu polāro reģionu, kā arī par būtisku sezonālo samazināšanos. Šīs pēdējās parādības, kas pazīstamas kā “ozona caurums”, gadu desmitiem ir bijušas lielas bažas.
Mēģinājumi labot šo situāciju ir vērsti uz rūpniecisko ķīmisko vielu, piemēram, hlorfluorogļūdeņražu (CFC), izmantošanas samazināšanu. Šie centieni beidzās ar Monreālas protokola parakstīšanu 1987. gadā, kurā tika aicināts pilnībā pārtraukt ozona slāni noārdošo vielu (ODS) darbību. Un saskaņā ar neseno NASA zinātnieku komandas pētījumu ozona caurums parāda ievērojamas atveseļošanās pazīmes.
Pētījums ar nosaukumu “Antarktikas ozona slāņa samazināšanās un zemākā stratosfēras hlora līmeņa samazināšanās, ko nosaka Aura mikroviļņu ekstremitāšu novērojumu novērojumi” nesen parādījās zinātniskā žurnālā Ģeofizisko pētījumu vēstules. Pētījumu vadīja Sjūzena E Strahana un līdzautore Anne R. Douglass, divi pētījumu zinātnieki ar NASA Goddard's atmosfēras ķīmijas un dinamikas laboratoriju.
Sava pētījuma veikšanai komanda izmantoja datus no NASA satelīta Aura, kas kopš 2005. gada novēro dienvidu polāro reģionu. Palaišanas laikā 2004. gadā Aura satelīta mērķis bija veikt ozona, aerosolu un galveno gāzu mērījumus Zemes atmosfēra. Saskaņā ar rādījumiem, ko tas apkopojis kopš 2005. gada, CFC lietošanas samazināšana ir izraisījusi ozona noārdīšanās samazināšanos par 20%.
Vienkārši sakot, CFC ir ilgmūžīgi ķīmiski savienojumi, kas sastāv no oglekļa, hlora un fluora. Kopš 20. gadsimta otrās puses tos izmanto daudzos rūpnieciskos lietojumos, piemēram, saldēšanā (kā Freonu), ķīmiskajos aerosolos (kā propelenti) un kā šķīdinātājus. Galu galā šīs ķīmiskās vielas nonāk stratosfērā, kur tās pakļautas UV starojumam un tiek sadalītas hlora atomos.
Šie hlora atomi sabojā ozona slāni, kur tie katalizējas, veidojot skābekļa gāzi (O²). Šī aktivitāte sākas ap jūliju dienvidu puslodes ziemas laikā, kad Saules stari izraisa CFC atvasināta hlora un broma atomu katalizēšanas palielināšanos atmosfērā. Līdz septembrim (t.i., pavasarim dienvidu puslodē) aktivitāte sasniedz maksimumu, iegūstot “ozona caurumu”, ko zinātnieki pirmo reizi atzīmēja 1985. gadā.
Iepriekš statistiskās analīzes pētījumi ir norādījuši, ka kopš tā laika ir palielinājies ozona noārdīšanās. Tomēr šis pētījums - kurā pirmo reizi tika izmantoti ķīmiskā sastāva mērījumi ozona atveres iekšpusē - parādīja, ka ozona noārdīšanās samazinās. Turklāt tas norādīja, ka samazinājumu izraisa CFC lietošanas samazināšanās.
Kā Susan Strahan paskaidroja nesenajā NASA paziņojumā presei, "mēs ļoti skaidri redzam, ka hlorūdeņi, kas iegūti no CFC, nonāk ozona caurumā un ka tā dēļ notiek mazāk ozona noārdīšanas." Lai noteiktu, kā ozons un citas ķimikālijas atmosfērā ir mainījušās gadu no gada, zinātnieki ir balstījušies uz datiem, kas iegūti no satelīta Aura satelīta mikroviļņu signāla skaļruņa (MLS).
Atšķirībā no citiem instrumentiem, kas paļaujas uz saules gaismu, lai iegūtu atmosfēras gāzu spektru, šis instruments mēra šīm gāzēm atbilstošās mikroviļņu emisijas. Tā rezultātā tas var izmērīt gāzu pēdas virs Antarktīdas galvenajā gada laikā - kad dienvidu puslodē ir ziema un laika apstākļi stratosfērā ir mierīgi, un temperatūra ir zema un stabila.
Ozona līmeņa izmaiņas no dienvidu puslodes ziemas sākuma līdz beigām (jūlija sākums līdz septembra vidum) tika aprēķinātas katru dienu, izmantojot MLS mērījumus katru gadu no 2005. līdz 2016. gadam. Kaut arī šie mērījumi liecināja par ozona zuduma samazināšanos, Strahan un Douglass vēlējās atbildība bija saistīta ar zināmu CFC lietošanas samazinājumu.
To viņi izdarīja, MLS datos meklējot sālsskābes indikatora pazīmes, kuras radīs hlors, reaģējot ar metānu (bet tikai tad, kad būs pieejams viss pieejamais ozons). Kā skaidroja Strahan:
“Šajā periodā Antarktikas temperatūra vienmēr ir ļoti zema, tāpēc ozona iznīcināšanas ātrums galvenokārt ir atkarīgs no tā, cik daudz hlora tur ir. Tas ir tad, kad mēs vēlamies izmērīt ozona zudumus ... Aptuveni oktobra vidū visi hlora savienojumi ir ērti pārveidoti vienā gāzē, tāpēc, izmērot sālsskābi, mēs varam labi izmērīt kopējo hlora daudzumu. ”
Vēl viens mājiens nāca slāpekļa oksīda līmeņa veidā, vēl viena ilgstoši darbināma gāze, kas uzvedas tāpat kā CFC lielā daļā stratosfēras, bet kurai nav lejupslīdes kā CFC. Ja CFC stratosfērā samazinās, tas nozīmētu, ka salīdzinājumā ar slāpekļa oksīdu būtu mazāk hlora. Salīdzinot sālsskābes un slāpekļa oksīda MLS mērījumus katru gadu, viņi noteica, ka hlora līmenis samazinās par aptuveni 0,8 procentiem gadā.
Kā norādīja Strahan, tas palielināja 20% samazinājumu no 2005. līdz 2016. gadam, kas atbilda gaidītajam. "Tas ir ļoti tuvu tam, ko mūsu modelis prognozē, ka mums vajadzētu redzēt šo hlora daudzuma samazināšanos," viņa sacīja. “Tas dod mums pārliecību, ka MLS dati liecina par ozona līmeņa samazināšanās samazināšanos līdz septembra vidum, jo hlora līmenis samazinās no CFC. Bet mēs vēl neredzam skaidru ozona atveres lieluma samazināšanos, jo to galvenokārt kontrolē temperatūra pēc septembra vidus, kas gadu no gada ļoti atšķiras. ”
Paredzams, ka šis atveseļošanās process turpināsies, jo CFC pakāpeniski atstāj atmosfēru, lai gan zinātnieki paredz, ka pilnīga atveseļošanās prasīs gadu desmitiem. Šī ir ļoti laba ziņa, ņemot vērā, ka ozona caurums tika atklāts tikai pirms trim desmitgadēm, un ozona līmenis sāka stabilizēties apmēram desmit gadus vēlāk. Tomēr, kā skaidroja Douglass, pilnīga atveseļošanās, visticamāk, nenotiks līdz šī gadsimta otrajai pusei:
“CFC kalpošanas laiks ir no 50 līdz 100 gadiem, tāpēc tie ļoti ilgi uzkavējas atmosfērā. Ciktāl ozona caurums ir pazudis, mēs skatāmies uz 2060. vai 2080. gadu. Un pat tad joprojām varētu būt mazs caurums. ”
Monreālas protokols bieži tiek uzskatīts par efektīvas starptautiskas rīcības klimata jomā labu iemeslu dēļ. Protokols tika izstrādāts trīspadsmit gadus pēc tam, kad tika panākta zinātniskā vienprātība par ozona noārdīšanu, un tikai divus gadus pēc diezgan satraucošā ozona cauruma atklāšanas. Turpmākajos gados parakstītāji apņēmās sasniegt savus mērķus un sasniedza mērķa samazinājumus.
Nākotnē ir cerība, ka līdzīgu rīcību var panākt ar klimata izmaiņām, kuras jau daudzus gadus ir kavējušās un pretojušās. Bet kā liecina ozona bedrītes gadījums, starptautiska rīcība var risināt problēmu, pirms nav par vēlu.
