Новая статья, определяющая небольшие уровни йода в стратосфере Земли, может помочь объяснить, почему часть защитного озонового слоя планеты не восстанавливается так быстро, как ожидалось.
Документ устанавливает ряд связей, которые связывают загрязнение воздуха у поверхности Земли с разрушением озона намного выше в атмосфере. Этот более высокий уровень озона защищает поверхность планеты от радиации, которая может вызвать рак кожи и повредить урожай.
«Воздействие может быть на 1,5-2 процента меньше озона», - сказал ведущий автор Теодор Кениг, исследователь с докторской степенью в CIRES и Университете Колорадо в Боулдере, имея в виду озон в нижней части озонового слоя вокруг Земли. тропики и умеренные пояса.«Это может показаться мелочью, но это важно», - сказал он.
Чуть тоньше озоновый слой означает, что на поверхность Земли может проникнуть больше ультрафиолетового излучения.
Статья Кенига, первое «количественное обнаружение» йода в стратосфере, опубликована на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences с соавторами из CIRES, CU Boulder и других учреждений.
Химические вещества, когда-то широко использовавшиеся в холодильной технике, аэрозольных баллончиках и растворителях, могут разъедать озоновый слой Земли. После того, как ученые обнаружили стратосферную «озоновую дыру» в 1980-х годах, страны всего мира подписали международный Монреальский протокол о защите озонового слоя, ограничивающий выброс озоноразрушающих химических веществ.
«Озоновый слой начинает проявлять ранние признаки восстановления в верхней стратосфере, но содержание озона в нижней стратосфере продолжает снижаться по неясным причинам», - сказал Райнер Волкамер, научный сотрудник CIRES, профессор химии и соответствующий автор новой оценки.
Раньше считалось, что снижение происходит из-за изменений в смешивании воздуха между тропосферой и стратосферой. Наши измерения показывают, что есть и химическое объяснение, связанное с йодом из океанов. Что я нахожу захватывающим, так это то, что йод изменяет озон ровно настолько, чтобы дать правдоподобное объяснение того, почему содержание озона в нижних слоях стратосферы продолжает снижаться».
Для новой работы Волкамер и его коллеги изучили данные нескольких недавних кампаний по исследованию атмосферы с участием Национального научного фонда США (NSF) и исследовательского самолета НАСА, которые включали инструменты, способные улавливать крошечные количества йода и других так называемые галогены в нижней стратосфере в дневное время. Галогены, в число которых также входят хлор и бром, играют ключевую роль в разрушении озона.
Получить данные об этой части атмосферы было сложно, сказал Кениг. «Мы знали, что там есть некоторое количество йода, но до сих пор не могли определить его количество… Это результат технического прогресса: наши инструменты постоянно совершенствовались, и в конце концов этого было достаточно для проведения измерений."
Количество йода, которое они собрали в нижних слоях стратосферы, ничтожно, как если добавить несколько бутылок воды в Большое Соленое озеро. Но йод крайне эффективно разрушает озон, и, вообще говоря, измеренного учеными количества достаточно, чтобы объяснить уровень разрушения озона в нижней стратосфере.
Так откуда взялся йод? Как ни странно, похоже, что это результат загрязнения воздуха здесь, на поверхности планеты, сообщает новая оценка.
Озон на поверхности Земли является загрязнителем, который регулируется в Соединенных Штатах и других странах, поскольку он может нанести вред легким человека. А когда загрязнение озоном химически взаимодействует с поверхностью океанов, оно может «вытягивать» встречающийся в природе йод в атмосферу. Другие исследования показали, что концентрация йода в нижних слоях атмосферы увеличилась примерно втрое с 1950 года.
По словам Кенига, часть этого йода, по-видимому, попадает в стратосферу, где может вызвать разрушение озонового слоя.«Это не должно умалять историю успеха Монреальского протокола, но тем не менее это важно. Нижняя стратосфера уже должна была улучшиться, а не ухудшиться».
"Что-то происходит, что приводит к ухудшению состояния. Наша гипотеза состоит в том, что озон на поверхности разрушает озон в стратосфере", - добавил Кениг.
Будет важно изучить гипотезу более подробно, сказали Кениг и его соавторы. Например, если загрязнение озоном на поверхности Земли увеличится, может ли это привести к еще большему разрушению озонового слоя в нижних слоях стратосферы?
Соавтор Педро Кампузано-Хост, научный сотрудник CIRES, сказал, что успех исследовательского проекта отчасти связан с уникальным масштабом миссии НАСА ATom (томография атмосферы), в ходе которой исследовательский самолет совершил полет по всему миру; и миссия NSF CONTRAST (Конвективный перенос активных видов в тропиках), которая обнаружила радикалы оксида йода в стратосфере.
"Половина мест, где мы побывали, никогда раньше не проверялись на наличие аэрозолей", - сказал Кампузано-Йост, и это та возможность, которая ведет к новым открытиям.
Волкамер и его коллеги надеются успешно провести новую миссию по более подробному изучению химии йода, чтобы лучше понять будущее защитного озонового слоя Земли.