Уровни озона над Арктикой достигли рекордно низкого уровня для марта, сообщают исследователи НАСА. Анализ спутниковых наблюдений показывает, что уровень озона достиг минимальной отметки 12 марта и составил 205 единиц Добсона.
Хотя такие низкие уровни редки, они не беспрецедентны. Подобные низкие уровни озона наблюдались в верхних слоях атмосферы, или стратосфере, в 1997 и 2011 годах. Для сравнения, самое низкое мартовское значение озона, наблюдаемое в Арктике, обычно составляет около 240 единиц Добсона.
«В этом году низкий уровень озона в Арктике случается примерно раз в десятилетие», - сказал Пол Ньюман, главный научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд.«Для общего состояния озонового слоя это вызывает беспокойство, поскольку уровни арктического озона обычно высоки в марте и апреле».
Озон представляет собой высокореактивную молекулу, состоящую из трех атомов кислорода, которая встречается в природе в небольших количествах. Стратосферный озоновый слой, расположенный примерно на высоте от 7 до 25 миль над поверхностью Земли, представляет собой солнцезащитный фильтр, поглощающий вредное ультрафиолетовое излучение, которое может нанести вред растениям и животным и воздействовать на людей, вызывая катаракту, рак кожи и подавляя иммунную систему.
Мартовское истощение арктического озона было вызвано комбинацией факторов, возникших из-за необычно слабых «волновых» явлений в верхних слоях атмосферы с декабря по март. Эти волны управляют движением воздуха в верхних слоях атмосферы, подобно погодным системам, которые мы наблюдаем в нижних слоях атмосферы, но гораздо большего масштаба.
В обычный год эти волны поднимаются вверх из нижних слоев атмосферы средних широт, чтобы разрушить циркумполярные ветры, которые циркулируют вокруг Арктики. Когда они разрушают полярные ветры, они делают две вещи. Во-первых, они приносят с собой озон из других частей стратосферы, пополняя резервуар над Арктикой.
«Подумайте об этом, как о ложке красной краски с низким содержанием озона над Северным полюсом в белом ведре с краской», - сказал Ньюман. «Волны перемешивают белую краску, повышенное количество озона в средних широтах, с красной краской или низким содержанием озона, содержащимся в сильном струйном потоке, кружащемся вокруг полюса».
Смешивание имеет и второй эффект - нагревание арктического воздуха. Более высокие температуры создают неблагоприятные условия для образования полярных стратосферных облаков. Эти облака позволяют выделять хлор для озоноразрушающих реакций. Хлор и бром, разрушающие озоновый слой, поступают из хлорфторуглеродов и галонов, химически активных форм хлора и брома, полученных из антропогенных соединений, которые в настоящее время запрещены Монреальским протоколом. Смешивание останавливает разрушение озона, вызванное хлором и бромом.
В декабре 2019 года и с января по март 2020 года стратосферные волны были слабыми и не нарушали полярные ветры. Таким образом, ветры действовали как барьер, не давая озону из других частей атмосферы пополнять низкие уровни озона над Арктикой. Кроме того, стратосфера оставалась холодной, что приводило к образованию полярных стратосферных облаков, что позволяло химическим реакциям высвобождать реактивные формы хлора и вызывать истощение озонового слоя..
«Мы не знаем, что вызвало слабую динамику волн в этом году», - сказал Ньюман. «Но мы знаем, что если бы мы не прекратили выбрасывать хлорфторуглероды в атмосферу из-за Монреальского протокола, истощение Арктики в этом году было бы намного хуже».
С 2000 года уровни хлорфторуглеродов и других антропогенных озоноразрушающих веществ заметно снизились в атмосфере и продолжают снижаться. Хлорфторуглероды - это долгоживущие соединения, на разложение которых уходят десятилетия, и ученые ожидают, что к середине века уровень стратосферного озона восстановится до уровня 1980 года.
Исследователи НАСА предпочитают термин «истощение» над Арктикой, поскольку, несмотря на рекордно низкий озоновый слой в этом году, потеря озона все же намного меньше годовой озоновой «дыры», которая возникает над Антарктидой в сентябре и октябре во время Весна Южного полушария. Для сравнения, уровень озона над Антарктидой обычно падает примерно до 120 единиц Добсона.
НАСА вместе с Национальным управлением океанических и атмосферных исследований осуществляет мониторинг стратосферного озона с помощью спутников, в том числе спутника НАСА Aura, спутника Национального полярно-орбитального партнерства НАСА и NOAA Suomi и объединенной полярной спутниковой системы NOAA NOAA-20. Microwave Limb Sounder на борту спутника Aura также оценивает стратосферные уровни разрушающего озон хлора.