Дыра как над Антарктидой

Нынешней весной над Арктикой существовала беспрецедентная озоновая дыра

Нынешней весной в Северном полушарии Земли существовала озоновая дыра, беспрецедентная для Арктики по своим масштабам. Ученые, в том числе из России, исследовали это явление и пришли к выводу, что вследствие изменения климата оно может повторяться. Это вызовет биологические риски, связанные с воздействием вредного для человека ультрафиолетового излучения.

«Газета.Ru» рассказывала, что весной этого года толщина озонового слоя над Арктикой достигла «беспрецедентно низкого уровня из-за наличия в атмосфере веществ, разрушающих озон, и из-за очень холодной зимы». Такая формулировка приводилась в сообщении Всемирной метеорологической организации (ВМО). «Объемы потерь озона каждой конкретной зимой зависят от метеорологических условий, — объяснял тогда генеральный секретарь ВМО Мишель Жаро. — Но то количество озона, которое было уничтожено в 2011 году, показывает, что мы должны сохранять бдительность и внимательно следить за изменениями над Арктикой в течение следующих нескольких лет».

Напомним, что озон (трехатомная молекула кислорода, O₃) является агрессивным химическим соединением, которое у человека, например, раздражает и повреждает органы дыхания, а также вызывает образование нерастворимых соединений в крови, что приводит, в частности, к атеросклерозу.

Но не будь в стратосфере слоя из озона, окружающего нашу планету, жизнь на Земле была бы невозможна из-за ультрафиолетового излучения Солнца, которое стало бы причиной рака кожи и других опасных болезней.

Именно это опасное излучение, ионизуя находящийся в атмосфере кислород (O₂) и этим побуждая его приобретать третий атом, и стало причиной появления озонового слоя вокруг нашей планеты. Но за последние полвека в силу ряда причин озоновый слой быстро начал разрушаться. Большей частью это происходит при низких температурах в стратосфере (ниже 78 градусов мороза), когда водяной пар и азотная кислота формируют так называемые полярные стратосферные облака. Эти облака вкупе с широко применяющимися в производстве бытовыми и промышленными аэрозолями, содержащими хлорфторуглероды (ХФУ), превращаются в высокоактивные соединения, такие как оксид хлора, которые и уничтожают озон.

В середине 1980-х годов в озоновом слое над Антарктидой была обнаружена дыра. Это стало поводом для инициирования в 1989-м так называемого Монреальского протокола (в настоящее время его подписали 196 стран), регулирующего производство ХФУ.

Ученые, проводящие наблюдения за озоновым слоем, отметили, что его истощение за последние десятилетия остановилось. Но, поскольку вредные вещества, которые уничтожают озон, уже находятся в атмосфере, их действие будет наблюдаться в течение еще долго времени, и, как предсказывают специалисты, полностью озоновая дыра над Антарктидой затянется лишь к середине XXI века.

Теперь же в журнале Nature опубликована статья, в которой группа ученых под руководством Глории Мэнни из Лаборатории реактивного движения NASA и Института горного дела и технологии штата Нью-Мексико в Сокорро подробно проанализировала процесс формирования озоновой дыры над Арктикой нынешней весной.

Вывод исследователей состоит в том, что наличие озоновой дыры таких масштабов было беспрецедентным событием и в случае, если зима в Арктике будет чуть более суровой, падение концентрации озона будет еще более резким.

«День ото дня температура в Арктике зимой 2010—2011 не достигала более низких значений, чем в предыдущие холодные зимы. Но, в отличие от предыдущих зим, этой зимой температура гораздо более длительное время была достаточно низкой для производства разрушающих озон форм хлора, — заявила Глория Мэнни. — Это означает, что если зимние температуры стратосферы в Арктике в будущем станут ниже, например, в результате изменения климата, то потери арктического озона будут происходить чаще».

В исследованиях арктической озоновой дыры принимали участие ученые из 19 научных учреждений, расположенных в девяти странах: США, Германии, Нидерландах, Канаде, Финляндии, Дании, Японии, Испании и России.

В результате своей работы они установили, что зимой 2010–2011 в Арктике необычно долго держался так называемый циркумполярный вихрь, полоса сильных стратосферных воздушных течений вокруг полярной зоны, которые не пускали к полюсу теплый воздух. В результате к началу весны концентрация озона резко упала.

«Этот период, когда там держится холодный воздух, обычно длится 2–2,5 месяца. А в этом году он затянулся на четыре месяца — до апреля, хотя обычно заканчивается в марте, — уточнил один из авторов исследования Валерий Дорохов, старший научный сотрудник Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета. — Впервые у нас на севере происходит это. Снижение количества озона в Арктике всегда было выражено значительно меньше, чем в Антарктиде. В 1994–1995 годах было падение на 30%, но такого до этого никогда не было.

Сейчас падение было на 40%, это уже сравнимо с Антарктидой, там озоновая дыра 50–60%. Порядок уже одинаковый».

«Более сильно разрушение озона в Арктике может повысить биологические риски вследствие более сильного воздействия ультрафиолетового излучения, особенно если зона циркумполярного вихря сдвинется к более густонаселенным средним широтам, как это было в апреле 2011 года», — говорится в статье. Так, Дорохов отмечает, что рост силы ультрафиолетового излучения может привести к росту числа случаев катаракты.

Авторы исследования говорят, что пока не существует возможности предсказать повторение подобных случаев резкого сокращения количества озона. Для изобретения такого алгоритма необходимо собирать более точные данные о состоянии зимней стратосферы. «Поэтому мы должны быть готовы, должны постоянно вести мониторинг.

Наблюдения за озоном в России ведутся с 1960-х годов, но это измерения общего содержания.

Вертикальное распределение измеряет у нас всего лишь одна станция, в Салехарде. Сейчас совместно с учеными из Петербурга мы планируем еще одну точку сделать на гидрометобсерватории в Тикси», — сказал Дорохов.

«Наша способность количественно определять полярные потери озона и связанные с ними процессы будет улучшена в будущем. Это произойдет, когда космические аппараты Aura и Callipso, входящие в систему наблюдения Земли NASA и чьи измерения занимают центральное место в настоящем исследовании, достигнут расчетного времени своей работы и накопят еще большее количество данных, — отмечает Мэнни. – Это очень важно, так как мы хотим надежно прогнозировать потери озона и в будущем, в условиях изменения климата».