Есть ли связь между озоновой дырой и глобальным потеплением? | Популярный Университет

Есть ли связь между озоновой дырой и глобальным потеплением?

Деятельность человека вызывает истощение озонового слоя и глобальное потепление

Истощение озонового слоя не вызывает глобального потепления, но обе эти экологические проблемы имеют общую причину: деятельность человека, которая вызывает загрязнение атмосферы, изменяя ее.

Глобальное потепление вызвано в первую очередь выбросом в атмосферу слишком большого количества углекислого газа. Это происходит из-за сжигания угля, нефти и природного газа для выработки электроэнергии или для работы наших автомобилей.

Углекислый газ окутывает планету, как одеяло, и является одним из основных газов, отвечающих за поглощение инфракрасного излучения, ощущаемого человеком как тепло, которое составляет основную часть солнечной энергии.

Разрушение озона происходит, когда хлорфторуглероды (CFC) и галоны — газы, ранее находившиеся в аэрозольных баллончиках и холодильных агентах, — выбрасываются в атмосферу.

Озон находится в верхних слоях атмосферы и поглощает ультрафиолетовое излучение — ещё один вид солнечной энергии, вредный для людей, животных и растений. Хлорфторуглероды и галоны вызывают химические реакции, которые разрушают молекулы озона, снижая способность озона поглощать ультрафиолетовое излучение.

Как работает озон

Солнце испускает электромагнитное излучение на разных длинах волн, то есть энергию с разной интенсивностью. Атмосфера действует как многослойный щит, защищающий Землю от опасной солнечной радиации.

Озон находится в двух разных частях нашей атмосферы. Наземный или «плохой» озон является раздражителем для здоровья человека и компонентом смога. Он находится в нижних слоях атмосферы — тропосфере — и не имеет ничего общего с «озоновой дырой».

«Хороший» озон встречается в более высоком слое атмосферы — в стратосфере — и составляет подавляющую часть атмосферного озона.

Стратосферный озоновый слой поглощает ультрафиолетовое (УФ) излучение, предотвращая попадание опасных УФ-лучей на поверхность Земли и нанесение вреда живым организмам. УФ-лучи нельзя увидеть или почувствовать, но они очень мощные и изменяют химическую структуру молекул.

Ультрафиолетовое излучение играет небольшую роль в глобальном потеплении, потому что его количества недостаточно, чтобы вызвать избыточное тепло, удерживаемое в атмосфере. УФ-излучение представляет собой небольшой процент солнечной энергии и не сильно поглощается или рассеивается в атмосфере, особенно по сравнению с другими длинами волн, например инфракрасными. Но истощение озонового слоя также вызывает беспокойство, потому что оно напрямую влияет на здоровье людей и других живых организмов.

Озоновая дыра

Термин «озоновая дыра» относится к истощению защитного озонового слоя в верхних слоях атмосферы — стратосфере — над полярными регионами Земли. Люди, растения и животные, живущие под озоновой дырой, страдают от солнечной радиации, которая сейчас достигает поверхности Земли, где она вызывает проблемы со здоровьем, от повреждения глаз до рака кожи.

Стратосферный озон постоянно образуется под действием ультрафиолетового излучения Солнца из молекул кислорода в ходе фотохимических реакций. Хотя озон создаётся в основном в тропических широтах, масштабная циркуляция воздуха в нижних слоях стратосферы перемещает озон к полюсам, где его концентрация увеличивается.

Помимо этого глобального движения, сильные зимние полярные вихри также важны для концентрации озона на полюсах. Во время непрерывно тёмной 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, обеспечивая поверхность для превращения хлора в озоноразрушающую форму. Обычно это происходит до восхода солнца весной.

В 1980-х годах учёные обнаружили, что озоновый слой в нижних слоях стратосферы истончается, с особенно резкой потерей озона — известной как «озоновая дыра» — антарктической весной (сентябрь и октябрь).

Учёные также обнаружили, что утоньшение озонового слоя было вызвано увеличением концентрации озоноразрушающих химических веществ  — хлорфторуглеродов (соединений, состоящих из атомов хлора и/или фтора, присоединённых к атомам углерода) — и, в меньшей степени, галонов (аналогичных соединений с бромом или йодом) . Эти химические вещества могут оставаться в атмосфере десятилетия и столетия.

На полюсах хлорфторуглероды прикрепляются к частицам льда в облаках. Когда солнце снова появляется во время полярной весны, частицы льда тают, высвобождая озоноразрушающие молекулы с поверхности ледяных частиц.

После высвобождения эти разрушающие озон молекулы выполняют свою грязную работу, разрывая молекулярные связи в озоне, поглощающем УФ-излучение.

Монреальский протокол

Хлорфторуглероды обычно содержались в хладагентах, растворителях, пропеллентах и пенообразователях до того, как в 1980-х годах был согласован Монреальский протокол — международное соглашение по поэтапному отказу от озоноразрушающих химикатов, которое было ратифицировано всеми странами, участвующими в ООН.

Монреальский протокол создал важный прецедент, но ещё многое предстоит сделать. Представляется маловероятным, что уменьшение количества озоноразрушающих веществ само по себе приведёт к восстановлению стратосферного озонового слоя до уровней концентрации, существовавших до 1980 года, из-за конкурирующих и неопределённых последствий дальнейшего изменения климата.

Тревожным событием является то, что после чрезвычайно холодной зимы в начале 2011 года сокращение озонового слоя в Арктике впервые стало сопоставимым с сокращением в Антарктике.

Стратосферный озон также имеет естественные процессы, которые удаляют его из атмосферы. Крошечные частицы сульфата — аэрозоли, выброшенные в стратосферу в результате извержения вулкана Пинатубо в 1991 году, вызвали заметное уменьшение содержания озона в течение нескольких лет после извержений.

Влияет ли глобальное потепление на озоновый слой?

С 1960-х годов наблюдается тенденция к усилению потепления нижних слоев атмосферы и похолоданию верхних слоёв атмосферы. Эта динамика потепления-охлаждения создаёт условия, которые приводят к потере озона.

Наблюдения показывают, что по мере увеличения количества парниковых газов и нагревания нижних слоев атмосферы (тропосферы), в верхних слоях атмосферы (стратосфере) происходит охлаждение. Так происходит во многом потому, что тепло с поверхности Земли, которое обычно передаётся через тропосферу и стратосферу и в конечном итоге уходит в космос, теперь улавливается или ограничивается тропосферой.

Повышение температуры на поверхности Земли и снижение температуры в более высоких частях атмосферы можно частично объяснить с помощью аналогии с одеялом.

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 её от холодного воздуха над ней.

Повышенная концентрация улавливающих тепло газов делает одеяло более толстым. Теперь, завернувшись в более толстое одеяло, поверхность Земли нагревается, нагревает само одеяло и задерживает больше тепла в нижних слоях атмосферы.

Одеяло также предотвращает перемещение тепла из нижних слоёв атмосферы в стратосферу, в результате чего стратосфера охлаждается.

Другими словами, улавливающие тепло газы способствуют созданию в атмосфере условий охлаждения, которые приводят к истощению озонового слоя. Парниковые газы поглощают тепло на относительно низких высотах и ​​нагревают поверхность, но на больших высотах они имеют противоположный эффект, поскольку предотвращают рост тепла.

В более прохладной стратосфере потеря озона создает охлаждающий эффект, который приводит к дальнейшему истощению озона. УФ-излучение выделяет тепло в стратосферу, когда оно вступает в реакцию с озоном. При меньшем количестве озона выделяется меньше тепла, что усиливает охлаждение в нижних слоях стратосферы и способствует формированию озоноразрушающих полярных стратосферных облаков, особенно вблизи Южного полюса.

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: