Phys.org: Содержание озона в Арктике достигло рекордно высокого уровня, что является позитивным шагом для климата
Озоновые дыры над полярными регионами, где уровень стратосферного озона значительно истощён, стали распространённой особенностью новостей об изменении климата в последние десятилетия. Основной причиной этого истощения являются хлорфторуглероды (ХФУ) антропогенного происхождения, которые высвобождаются из бытовых предметов, таких как охлаждающие жидкости в холодильниках, кондиционерах и аэрозольных баллончиках. Ограничение их использования было и остаётся важнейшим фактором восстановления озоновых дыр, поскольку они имеют многодесятилетний срок жизни в атмосфере.
Политика по борьбе с истощением озонового слоя, такая как международное соглашение Монреальского протокола 1987 года, направлена на прекращение производства и потребления озоноразрушающих веществ, чтобы залечить эти озоновые дыры к 2045 и 2066 годам над Арктикой и Антарктикой соответственно. Таким образом, с начала 2000 года уровни стратосферного озоноразрушающего неорганического хлора и брома в Арктике снижались, хотя и довольно медленно.
На фоне этого мрачного прогноза исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, намекнуло на более светлое будущее. Пол Ньюман (Paul Newman), главный научный сотрудник по исследованию Земли в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, и его коллеги определили март 2024 года как рекордно высокий месяц для арктического озона с 1970-х годов, после периода общего увеличения в течение зимы 2023-2024 гг.
Уровень озона выше среднего продолжал сохраняться до сентября 2024 года. Это важно, поскольку ранее весна ассоциировалась с истощением озонового слоя, когда высокие уровни ХФУ совпадали с крупными, холодными, вращающимися метеорологическими системами низкого давления, известными как полярные вихри.
Группа учёных подчёркивает важность этого исследования как предварительного доказательства того, что уровни ХФУ сейчас снижаются, чтобы позволить озоновому слою начать свое длительное восстановление. Доктор Ньюман сказал: «Озон — это естественный солнцезащитный крем Земли. Увеличение содержания озона — это позитивная история, поскольку это хорошо для окружающей среды и обнадёживающая новость о том, что глобальное соглашение Монреальского протокола даёт положительные результаты».
Чтобы исследовать это изменение, доктор Ньюман и его коллеги изучили метеорологические и спутниковые данные обратного рассеяния ультрафиолета для наблюдения за общим содержанием озона (общим количеством озона в столбе от поверхности Земли до верхней границы атмосферы) с 1979 года.
Среднее значение общего содержания озона в марте 2024 года достигло пика в 477 единиц Добсона (е.Д.), что на 6 е.Д. выше предыдущего рекорда в марте 1979 года и на 60 е.Д. выше среднего значения за период исследования (с 1979 по 2023 гг.). Ежедневные рекордные уровни для Арктики наблюдались примерно в течение половины месяца, а 20 марта зафиксирован максимум в 499 е.Д.
Они обнаружили, что в самой нижней части стратосферы (10–20 км над поверхностью Земли) наблюдались рекордно высокие температуры в течение 23 дней месяца, что совпало с этими повышенными уровнями озона из-за более тёплых погодных систем, перемещающихся из нижележащей тропосферы в стратосферу.
Это контрастирует с известными экстремальными событиями истощения озонового слоя в 1997, 2011 и 2020 годах, произошедших в периоды продолжительных полярных вихрей.
Причинный механизм этих аномальных температур и уровней содержания озона в марте 2024 года объясняется усилением зимних вихревых потоков тепла от атмосферных волн Россби. Эти волны перемещаются в стратосферу и вызывают нисходящее движение в полярных регионах, что приводит к более высоким полярным температурам.
Волны также замедляют стратосферное полярное ночное струйное течение (полярный вихрь) вокруг Арктики, что приводит к тому, что воздух из средних широт сходится на полюсе, перенося больше озона в регион, чем обычно.
«Арктический озон контролируется его переносом и прямым разрушением соединениями хлора и брома», — объясняет доктор Ньюман.
«В первом случае температура была слишком высокой для значительного истощения. Во втором случае волны, распространяющиеся в стратосферу из тропосферы, перемещают озон в Арктику, нагревают полярный регион и замедляют полярный вихрь. События Эль-Ниньо и сибирский снежный покров рассматривались как процессы, контролирующие перенос озона, но, по-видимому, они не оказывают существенного влияния.
«Перенос сильнее обычного, по-видимому, вызван случайным погодным годом со значительным распространением волн Россби в стратосферу. Вероятно, что снижение уровня веществ, разрушающих кислород, и повышение уровня углекислого газа способствовали дальнейшему росту содержания арктического озона до рекордного уровня».
Учитывая, что уровень углекислого газа, как ожидается, будет расти в ближайшие годы, доктор Ньюман утверждает, что «весьма вероятно», что эти озоновые рекорды будут происходить и дальше.
«Считается, что изменение климата влияет на силу и устойчивость стратосферного полярного вихря. Например, изменения температуры поверхности и давления, вызванные потерей морского льда, могут усилить генерацию волн Россби, что приведёт к более слабому и нестабильному полярному вихрю.
«Кроме того, ожидается, что содержание глобального озона будет медленно увеличиваться из-за действия Монреальского протокола. Сочетание этих двух факторов создаст благоприятные условия для более высоких значений содержания полярного озона».
В то время как Арктика и Антарктика в целом реагируют на воздействие волн Россби одинаково, в Арктике они намного сильнее, и поэтому уровни озона выше, чем в южном полушарии, где наблюдаются более выраженные озоновые дыры.
«В Арктике гораздо более сильный источник волн Россби, распространяющихся вверх в стратосферу (количественно по более сильному вихревому тепловому потоку). Следовательно, Арктика теплее, имеет более слабый вихрь и гораздо больше озона. Поскольку в Антарктике очень холодный вихрь, который может содержать реактивный хлор, у нас каждый год появляются глубокие озоновые дыры», — утверждает доктор Ньюман.
Используя это понимание, сопряжённые химические и климатические модели прогнозируют увеличение арктического озона на 10–30 е.Д. с 2000 по 2025 гг. в результате сокращения объёма озоноразрушающих веществ в атмосфере и повышения концентраций парниковых газов.
Кроме того, если рассчитать индекс ультрафиолета (УФ) для ясного неба в полдень на основе этих данных, то уровни арктического озона в 2024 году будут экранировать больше УФ, что приведёт к снижению индекса УФ на 5% по сравнению со средним показателем за период исследования с 1979 по 2023 гг.
В конечном счёте, восстановление озонового слоя имеет первостепенное значение для защиты жизни на Земле, в противном случае повышенное поступающее УФ-излучение из космоса может иметь множество последствий: от снижения интенсивности роста растений (что влияет на «лёгкие Земли» и сельскохозяйственные продовольственные ресурсы) и нарушения морских пищевых цепей из-за воздействия на рост или первичных производителей до повышения заболеваемости раком кожи и иммунодефицитных расстройств у людей.
Теперь есть надежда, что однажды эти озоновые дыры заживут.
Ссылка: https://phys.org/news/2024-10-arctic-ozone-high-positive-climate.html
