Что такое озоновый слой какова его роль на планете

Озоновый слой – какова его основная функция

Озон представляет собой аллотропный газ, состоящий из трехатомных молекул кислорода. Концентрация вещества в верхнем атмосферном слое формирует озоновый слой, защищающий все живые организмы от опасного ультрафиолетового излучения. Прямые солнечные лучи оказали бы негативное воздействие на растительный мир, животных, людей. История открытия озонового слоя началась в 1912 г., когда французские физики при помощи спектроскопа смогли доказать существование вещества в отдаленной от Земли стратосфере.

Как образуется озон?

Образование озона происходит в большей степени в верхних атмосферных слоях под воздействием ультрафиолета. Молекулы кислорода, подвергаясь излучению, расщепляются на атомы, соединяются с другими молекулами. Также он образуется в ходе реакции разложения перекисей, окислении фосфора, электрических разрядов в атмосфере.

В лаборатории вещество получают из воздуха, кислорода с помощью специального устройства – озонатора.

В чистом виде озон – газ голубого цвета с характерным запахом, в твердом состоянии – кристаллы черного цвета. Сжиженное вещество имеет темно-фиолетовый цвет.

Где расположен?

Преимущественно ОС расположен в стратосфере – верхнем слое, который находится на высоте 25 км от земли. Там концентрируется примерно 90% озона на планете. Из стратосферы посредством обмена воздушными массами вещество поступает в нижний слой – тропосферу. Количество озона в тропосферном слое составляет примерно 10%.

Процесс формирования озонового слоя (ОС)

Как говорилось ранее, природный озон образуется при воздействии ультрафиолетовых лучей на кислород. При концентрации вещества в стратосфере происходит формирование тонкого озонового слоя, поглощающего избыточное излучение.

Существуют данные, что озон образуется еще в мезосфере, на высоте 50-80 км от поверхности земли. Мезосферный слой подвергается сильному коротковолновому излучению. По этой причине молекулы большей части газов распадаются, в том числе и озона. Однако разлагается он не полностью. Часть вещества опускается в стратосферу, где плотность позволяет находиться в равновесии, и формируется слой повышенной концентрации.

Толщина слоя

Толщина слоя составляет от 2 до 4 мм. Это зависит от области Земли. Минимум регистрируется на экваторе, максимум – у полюсов. Среднее значение толщины озонового слоя составляет 3 мм. Несмотря на тонкость, он выполняет хорошую защитную функцию.

Опасность и полезность слоя

Невидимые ультрафиолетовые лучи обладают большой энергией. Такое излучение разрушающе действует на белки, ДНК живых организмов. Количество ультрафиолета, достигающего поверхности планеты, составляет менее 1%. Поглощая большую часть лучей, ОС в атмосфере способствует защите от их агрессивного воздействия.

Важно отметить, что озон обладает выраженными окислительными свойствами. По этой причине в больших количествах он также представляет опасность для живых организмов. Вещество оказывает общетоксическое, раздражающее действие, может вызывать головные боли, тошноту, рвоту, кашель, бронхит, отек легких, снижение иммунитета.

Роль ОС Земли

Роль озонового слоя заключается не только в поглощении 99% процентов жестких ультрафиолетовых лучей, защищающих людей, животный и растительные миры, но и в регулировании галактического космического излучения. Ученые утверждают, что продолжительное воздействие космической радиации негативно отражается на здоровье. Нарушение слоя озона даже частично приводит к увеличению жесткости излучения.

Влияние на климат

Озон также выполняет функции экрана для инфракрасного излучения Земли, поглощая некоторую его часть. Это предохраняет планету от избыточной потери тепла, повышается отепляющее свойство атмосферы. В результате внешних воздействий происходит разрушение озонового слоя. По этой причине снижается температура воздуха, меняются направления ветров. Эти факторы способствуют изменению климата Земли в худшую сторону.

Встреча с озоном в повседневной жизни. Пахнет озоном

В повседневной жизни запах озона можно чувствовать после грозы, так как вещество образуется из кислорода под воздействием электрических разрядов. Происходит это явление в большинстве случаев после сильной грозы с мощными и частыми ударами молнии. Озон обладает способностью дезинфицировать окружающее пространство, разлагая токсические примеси в атмосфере. По этой причине после грозы воздух становится более свежим. В малых дозах вещество не представляет угрозы для здоровья.

Неприятное открытие ученых: озоновая дыра над Антарктидой

В 1980-х гг. над Антарктидой ученые обнаружили разрушение озонового щита. Возникновение дыры объясняется тем, что вместе с воздушными массами в регион попадают хлорфторуглероды, выпускаемые охладительными установками, аэрозольными баллончиками. По причине продолжительных периодов низкой температуры образуются высокие стратосферные облака, происходят различные химические реакции. Атомы хлора, содержащиеся в хлорфторуглеродах, отсоединяются.

В весенний период, когда усиливается солнечная активность, хлор под воздействием ультрафиолета становится катализатором реакций превращения озона в кислород. По этой причине озоновый экран начинает истончаться, и образуется дыра. Однако с наступлением лета происходит восполнение вещества в атмосфере, так как атомы хлора вновь присоединяются к другим веществам.

Во многом уменьшение толщины слоя связано с деятельностью человека. Запуск ракет, самолеты, промышленные выбросы токсичных веществ приводят к истончению озонового щита.

Возникновение дыр периодически регистрируется над всей поверхностью планеты. Последствия разрушения ОС могут быть губительны для планеты. Уменьшение количества озона в стратосфере даже на 1% провоцирует множество дополнительных случаев развития катаракты, рака кожи, ослабление иммунитета. Большие дозы ультрафиолета вредны для креветок, мальков, крабов, обитающих на поверхности океана.

Недруги озона

Использование человечеством многочисленных веществ с целью создания комфорта в жизни губительно отражается на экологии, провоцирует истощение слоя озона. Основными недругами озонового экрана считаются:

Существенный выброс веществ, разрушающих ОС, происходит при запуске ракет и многоразовых космических кораблей.

Меры для защиты и восстановления ОС

Попадание даже небольшого количества вредных веществ в верхние атмосферные слои оказывает негативное влияние на защитный озоновый экран. Проблема сохранения слоя стала одной из глобальных. После обнаружения дыры над Антарктидой стали приниматься меры. В 1985 г. была принята Венская конвенция, включающая такие пункты:

В 1987 г. был разработан Монреальский протокол, который стал дополнением к конвенции. Он предусматривает постепенное сокращение производства и потребления озоноразрушающих веществ. Промышленности предоставили время на поиск, создание приемлемых альтернатив. В результате поправок к документу список регулируемых веществ расширился, были введены меры по ограничению их экспорта и импорта. Протокол подписали 197 государств.

Озоновый секретариат функционирует на основе программы ООН по защите окружающей среды. Его основные обязанности включают:

Деятельность секретариата регулируется соответствующими статьями конвенции и протокола.

Найти альтернативу хлорфторуглеродам для производства холодильной техники оказалось проблематичным. Это требовало больших финансовых затрат. Однако постепенно решение было найдено. Современные холодильники оснащаются 2 типами хладагентов:

Важно отметить, что в 2010 г. был полностью прекращен выпуск вредного хладагента R12. Однако вещество способно попадать в стратосферу, наносить вред еще в течение продолжительного времени.

Для наполнения аэрозольных баллонов стали использовать пропан-бутановую смесь, которая не уступает по свойствам хлорфторуглеродам.

Существует множество проектов по защите и восстановлению ОС. Одним из них является, например, искусственное получение озона в стратосфере.

Подобные проекты требуют существенных финансовых вложений, что откладывает их реализацию.

В российском законодательстве существует закон, регулирующий производство и использование веществ, разрушающих озоновый щит Земли. Для предотвращения опасных изменений принимаются такие меры:

Учет обращения озоноразрущающих веществ в России ведется на основе данных таможенной статистики внешней торговли, отчетов, предоставленных юридическими лицами, индивидуальными предпринимателями.

После принятия большинством государств мер, направленных на охрану озонового щита, ситуацию удалось улучшить.

Источник

Что такое Озоновый слой

Значение озонового слоя

Озоновый слой — это слой, который наполнен химическим элементом озоном и окружает нашу планету.

Этот слой расположен в стратосфере на расстоянии от 10 до 25–30 км от Земли. Он защищает всё живое от ультрафиолетового излучения Солнца, которое в больших количествах губительно.

Без озонового слоя не было бы жизни на Земле. Он предотвращает проникновение в атмосферу нашей планеты большого количества солнечной радиации.

Однако озон играет положительную роль, только когда находится в стратосфере. Потому что рядом с поверхностью Земли, там, где проживают люди, собирается «плохой» озон. Он вызывает загрязнение воздуха и кислотные дожди.

Ультрафиолетовые лучи сталкиваются с молекулами кислорода (О2). Атом кислорода от, получается озон. Те, в свою очередь, соединяются с молекулами кислорода и вновь образуют озон.

Этот постоянный цикл распада и воссоединения озона гарантирует обновление «защитного слоя» Земли.

Химическая формула озона состоит из трёх молекул кислорода — О3.

Узнайте подробнее про Атмосферу.

Озоновые дыры

С начала Промышленной революции (18–19 вв.) и поныне деятельность людей наносит большой ущерб озоновому слою.

Выброс разных веществ от деятельности людей, таких как углекислый газ (СО2), оксид азота и хлорфторуглероды (ХФУ), препятствуют обновлению озонового слоя. А это приводит к тому, что большее количество солнечных лучей достигает поверхности Земли.

В 1977 году впервые заговорили о том, что над Антарктидой находится огромная дыра озоновая дыра. И с того времени учёные стали сообщать о снижении количества озона во многих местах нашей планеты.

Согласно данным программы ООН по окружающей среде разрушение озонового слоя на 1% приводит к 50 000 новым случаям рака кожи и 100 000 случаям слепоты из-за катаракты хрусталика.

Озоновый слой и парниковый эффект

Разрушение озонового слоя и парниковый эффект — две самые серьёзные экологические проблемы, которые стоят перед человечеством.

Парниковый эффект — это природное явление нагревания нашей планеты. Оно необходимо, так как благодаря этому эффекту на планете установилась комфортная температура, которая позволила появится жизни.

Однако из-за выбросов слишком большого количества химикатов в атмосферу парниковый эффект работает во вред. Он провоцирует глобальное потепление.

В результате происходит подъём уровня моря и повышение температуры. Ледники тают, а это оказывает катастрофическое влияние на климат нашей планеты.

Источник

Озоновый слой

Содержание

История открытия озонового слоя

Открывателями озонового слоя были французские физики Шарль Фабри и Анри Буиссон. В 1912 году им удалось с помощью спектроскопических измерений ультрафиолетового излучения доказать существование озона в отдалённых от Земли слоях атмосферы.

Механизм Чепмена

Механизм образования, а также расходования озона был предложен Сидни Чепменом в 1930 году и носит его имя.

Реакции образования озона :

Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом:

Пути гибели озона

Кроме реакций, входящих в механизм Чепмена, имеется целый ряд других реакций, приводящих к гибели озона. Их все объединяют в несколько семейств, главными из которых является азотное, кислородное (из механизма Чепмена), водородное и галогеновое. Эти реакции представляют собой каталитические циклы, поэтому их также называют соответствующими циклами.

Водородный цикл (HO_x):

Доля в расходовании озона различных химических семейств: [2]

Доля галогенового пути распада стратосферного озона увеличилась в результате деятельности человека, что привело к возникновению озоновых дыр. Генеральная ассамблея ООН в 1994 году провозгласила 16 сентября ежегодным Международным днём охраны озонового слоя.

Примечания

См. также

Ссылки

Статьи и обзоры

Международные соглашения

Полезное

Смотреть что такое «Озоновый слой» в других словарях:

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы (стратосферы) на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона на высоте 20 25 км. Здесь плотность озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. Озоновый слой задерживает проникновение к земной … Экологический словарь

Озоновый слой — озоновый экран, озоносфера, слой атмосферы на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации озона в 10 раз больше, чем у поверхности Земли. О.с. задерживает проникновение к земной поверхности наиболее жесткого ультрафиолетового излучения,… … Словарь черезвычайных ситуаций

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ, слой земной атмосферы, в котором сосредоточен озон (О3). Он достигает наибольшей плотности на высоте 21 26 км. Создаваемый поступающим солнечным светом, озоновый слой впитывает большую часть солнечного ультрафиолетового излучения,… … Научно-технический энциклопедический словарь

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ — (ozone layer) Слой стратосферы, предохраняющий землю от воздействия вредной радиации. Считается, что разрушение этого слоя происходит в результате человеческой деятельности, в частности из за применения хлорфторуглеродов (ХФУ) и других химических … Экономический словарь

Озоновый слой — означает слой атмосферного озона над пограничным слоем планеты. Источник: ВЕНСКАЯ КОНВЕНЦИЯ ОБ ОХРАНЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ … Официальная терминология

озоновый слой — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN ozone layer The general stratum of the upper atmosphere in which there is an appreciable ozone concentration and in which ozone plays an important part in the radiative balance … Справочник технического переводчика

озоновый слой — ozono sluoksnis statusas T sritis chemija apibrėžtis 15–50 km virš Žemės paviršiaus esantis atmosferos sluoksnis, kuriame susikaupusi didžioji atmosferos ozono dalis. atitikmenys: angl. ozone layer; ozonosphere rus. озоновый слой … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Озоновый слой — (ozone layer)Ozone layer, слой в верхней атмосфере Земли, на высоте 15–20 км над земной поверхностью, состоит из бесцветного нестабильного газа, образующегося при воздействии ультрафиолетового излучения на кислород. Задерживает все формы… … Страны мира. Словарь

Озоновый слой (группа) — Озоновый слой Лотогип рок группы «Озоновый слой» Основная информация Жанр Рок … Википедия

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ЗЕМЛИ — Охраняемый законом объект окружающей природной среды, представляющий собой верхний слой атмосферы на высоте 7 8 километров (на полюсах), 17 18 километров (на экваторе) с повышенной концентрацией молекул озона, поглощающий губительное для живых… … Словарь бизнес-терминов

Источник

Функции и значение озонового слоя

Большая часть атмосферного озона сконцентрирована в слое стратосферы, расположенном на высоте около 15-30 км над поверхностью Земли.

Озон — это молекула, содержащая три атома кислорода. В любой момент времени молекулы озона постоянно образуются и разрушаются в стратосфере. Общее количество озона оставалось относительно стабильным на протяжении многих десятилетий, но в конце 20-го века процесс разрушения атмосферного озона превышал его восстановление.

Озоновый слой Земли защищает всю жизнь на планете от вредного излучения Солнца, но человеческая деятельность повредила этот щит. Меньшая защита озоновым слоем от ультрафиолетового (УФ) излучения со временем нанесет вред здоровью человека и приведет к повышению заболеваемости раком кожи и катарактой.

Структура атмосферы Земли

Атмосфера Земли состоит из нескольких слоев. Самый нижний слой, тропосфера. Тропосфера простирается от поверхности Земли на высоту около 10 км, хотя эта высота варьируется в зависимости от широты. Почти все погодные явления происходят в тропосфере. Высота Эвереста, самой высокой горы на Земле, составляет всего 8,8 км.

С уменьшением высоты в тропосфере температура уменьшается. По мере того, как тёплый воздух поднимается, он охлаждается, опускаясь обратно на Землю. Этот процесс, известный как конвекция, означает, что существуют огромные перемещения воздуха, которые очень эффективно перемешивают тропосферу. Практически вся человеческая деятельность происходит в тропосфере.

Следующий слой — стратосфера, слой атмосферы над тропосферой. Стратосфера простирается на высоте от 10 км до 50 км. Коммерческие авиакомпании летают в нижних слоях стратосферы. На больших высотах стратосфера становится теплее. Фактически, это потепление вызвано озоном, поглощающим ультрафиолетовое излучение.

Теплый воздух остается в верхних слоях стратосферы, а холодный — ниже, поэтому вертикальные смещения воздушных масс в этом слое гораздо более редки, чем в тропосфере.

Каково значение озонового слоя?

Озоновый слой в стратосфере поглощает часть излучения Солнца, не позволяя ему достичь поверхности планеты. Самое главное, он поглощает часть ультрафиолетового излучения, называемого средневолновой ультрафиолет B (УФ-B).

УФ-B — диапазон ультрафиолетового излучения с длиной волны от 280 до 320 нанометров, производимого Солнцем. УФ-B — это вид ультрафиолетового света от Солнца), который имеет несколько вредных эффектов. УФ-B особенно эффективен при повреждении ДНК. Он является причиной меланомы и других видов рака кожи. Он также связан с разрушением некоторых материалов и уничтожением микроорганизмов.

Озоновый слой защищает Землю от большинства ультрафиолетовых лучей, исходящих от Солнца. Всегда важно защищать себя от УФ-B, даже при отсутствии истощения озонового слоя, надевая шляпы, солнечные очки и солнцезащитный крем. Однако, эти меры предосторожности будут становиться все более важными по мере того, как истощение озонового слоя будет усугубляться. УФ-B связан со многими вредными последствиями, включая рак кожи, катаракту и вред, наносимый некоторым растительным культурам и флоре и фауне.

Не хотите чтобы продолжалось разрушение озонового слоя? Вот что можно сделать ваша организация:

Что происходит с озоновым слоем?

Ученые провели исследования, в ходе которых получили данные за несколько десятилетий, в которых подробно описываются нормальные уровни озона во время природных циклов. Концентрация озона в атмосфере естественным образом меняется в зависимости от солнечных пятен, времени года и широты. Эти процессы хорошо изучены и предсказуемы.

За каждым естественным снижением уровня озона следует восстановление. Однако начиная с 1970-х годов научные данные свидетельствуют о том, что озоновый слой разрушается с темпами, превышающими пределы естественных процессов.

Источник

Для встречи с Александром Николаевичем Груздевым мы отправились в Звенигород. Здесь работают сотрудники Института физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН, проводят важные измерения, анализируют данные о состоянии атмосферы, в том числе озонового слоя. Эта тонкая прослойка озона защищает планету и все живое от солнечного излучения. Еще в 80-е годы прошлого века ученые заметили, что возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и фторсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя. Чтобы разрешить ситуацию, был принят знаменитый Монреальский протокол. Удалось ли реализовать принятые меры? Почему озоновые дыры всё равно появляются? Насколько серьезными могут быть последствия ослабления озонового слоя? Эти и другие вопросы мы задали одному из главных специалистов по озоновому слою в России — Александру Николаевичу Груздеву.

Александр Николаевич Груздев — доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН.

— Каковы задачи Звенигородской научной станции Института физики атмосферы?

— С самого начала у станции был широкий круг задач в разных областях науки об атмосфере. Здесь занимались изучением динамических процессов в атмосфере, в частности связанных с турбулентностью, которую в свое время Александр Михайлович Обухов активно изучал. Именно он сформулировал закон турбулентности, известный как закон двух третей Колмогорова-Обухова. Возникли задачи, связанные с климатом: изучение влияния аэрозолей, малых газовых составляющих, исследование облачности как части климатической системы, радиации и прочее. Эти исследования представляют как фундаментальный, так и прикладной интерес. Важнейшие задачи, появившиеся в первые годы работы станции, связаны с дистанционным зондированием, с вопросами свечения ночного неба на высотах от 100 километров и выше.

Сотрудники станции продолжают проводить важные измерения, хотя круг задач, конечно, сузился. В частности, здесь ведутся измерения содержания двуокиси азота, а также концентрации приземного аэрозоля. Основная работа на станции сегодня связана именно с измерительной деятельностью и, конечно, с интерпретацией и анализом результатов этих измерений.

— Поговорим об озоновом слое. Что это за часть атмосферы и какие функции он выполняет?

— Озоновый слой выполняет очень важную функцию: он защищает от опасного для живых существ ультрафиолетового излучения Солнца. Биологически активная радиация может воздействовать на биоту и, по-видимому, может приводить к нарушениям ДНК живых организмов. Такая радиация опасна и для человека. В больших количествах она негативно воздействует на кожу, вызывая опасные заболевания, в том числе, рак кожи.

Роль озона состоит также в том, что он, поглощая солнечную радиацию, преобразует избыточное количество энергии в тепло. Напомню, что озон — радиационно-активный газ, который участвует в нагревании стратосферы — слоя атмосферы на высотах примерно от десяти до пятидесяти километров. Нагревание влияет на циркуляцию атмосферы, которая в значительной степени определяется контрастом температуры. Поэтому неравномерное распределение озона создает тот самый контраст, который приводит к изменению ветровой обстановки, или циркуляции стратосферы.

Радиационные свойства озона проявляются и в тропосфере. Здесь озон в определенных условиях на некоторых высотах способствует небольшому парниковому эффекту.

Надо сказать, что озон — химически активный газ и в больших концентрациях является ядом. Для человека в больших концентрациях он опасен, как и для растений, чью деятельность озон может подавлять. Неспроста в населенных пунктах, особенно в больших городах, внимательно следят за состоянием приземного озона. В столице, например, этим занимается Мосэкомониторинг.

Между тем, основной объем озона находится в стратосфере. Но нужно понимать, что доля его в атмосфере очень небольшая: миллионные доли от числа молекул воздуха. Но этот слой задерживает радиацию, которая может нанести вред живым существам на Земле.

При этом распределение озона в атмосфере очень неоднородно. Скажем, в средних и высоких широтах, как правило, содержание озона выше примерно в два раза, чем в тропиках.

В 80-х годах прошлого века ученые обнаружили значительное уменьшение стратосферного содержания озона весной в Антарктиде — феномен, который впоследствии получил название озоновой дыры. Наблюдения показали, что в определенные периоды содержание озона существенно уменьшалось. С тех пор эта проблема у многих на слуху и, в общем-то, не потеряла своей актуальности. В частности, потому что в последние десятилетия похожие озоновые аномалии стали наблюдать и над Арктикой, в Северном полушарии, где живет больше людей и где это явление может привести к негативным последствиям.

— Что известно о причинах возникновения таких аномалий?

— Причина здесь двусторонняя. Прежде всего, отмечу, что озон возникает в результате реакции атомарного кислорода (О) с молекулярным кислородом (О2). Такая реакция наиболее активно протекает над экватором, в тропических широтах. За счет глобальной циркуляции озон переносится в средние и высокие широты, где он накапливается.

Изображение антарктической озоновой дыры, сентябрь 2000 года

— Почему происходит накопление?

— Дело в том, что помимо реакции, приводящей к возникновению озона, существуют и другие химические реакции, которые его разрушают. При этом скорость разрушения сильно зависит от высоты, времени суток, времени года, широты и содержания других примесей. Поэтому характерное время разрушения озона распределено крайне неравномерно. Скорость разрушения в полярных областях значительно меньше, а время, за которое он мог бы разрушиться, больше, чем над экватором. Проще говоря, озон, который образуется над экватором, постепенно переносится к полюсам. Там его время жизни больше. Именно поэтому в этих областях озон накапливается. То есть над тропиками мы имеем некоторый дефицит озона в стратосфере, а в средних и полярных широтах — его избыток.

— Тогда какие условия приводят к возникновению озоновых дыр?

Над Антарктидой такие явления происходят весной регулярно. Как я уже упомянул, озоновая дыра в отдельные годы стала проявляться и над Арктикой. Здесь она наблюдается реже, но, тем не менее, за последние два десятилетия произошли 3 эпизода довольно существенного уменьшения содержания стратосферного озона. Так, весной 2020 года над Арктикой наблюдалось рекордное уменьшение содержания озона, которое, однако, меньше и по площади, и по степени разрушения по сравнению с регулярными явлениями в Антарктиде.

— Когда говорят о климатических изменениях, упоминают две точки зрения: имеет место естественный процесс или антропогенное влияние. На возникновение озоновых дыр влияет антропогенный фактор?

— Согласно современным представлениям, антропогенное воздействие есть. Во всяком случае, оно ответственно за химическую часть механизма образования озоновых дыр. Как мы уже поняли, разрушение основано на химической схеме с участием хлора. Хлор в значительной степени попадает в атмосферу за счет расщепления соединений, которые производит человек. Это известные фреоны, хлорфторуглероды и другие. Что касается изменений атмосферной циркуляции, то имеет ли человек к этому отношение или нет — большой вопрос. Физика по своей сути наука экспериментальная. Теории возникают после накопления экспериментальных данных. В нашей области, связанной с озоновым слоем, эксперименты в природе в чистом виде невозможны. Экспериментальным материалом служат наблюдения. Чтобы говорить о климатических изменениях, нужны длительные измерения. К сожалению, пока их недостаточно. Что касается озоновых аномалий, то из отрывочных данных измерений вертикальных профилей озона в той же Антарктиде следует, что значительное уменьшение содержания озона в стратосфере наблюдалось и раньше. Но, вероятно, такие явления имели иную, нехимическую природу.

— Например, какую?

— Возможно, динамическую. Но сказать наверняка невозможно. Основное отличие состояло в том, что уменьшение содержания озона было отмечено не весной, как сейчас, а зимой.

— А сами климатические изменения, наблюдаемые сегодня, влияют на формирование или частоту подобных явлений?

— Конечно. Образование озоновых дыр над полярными областями связано с охлаждением стратосферы. В целом, в стратосфере выявлен отрицательный тренд температуры, то есть температура стратосферы на протяжении нескольких десятков лет, в целом, понижается. Но дело здесь не только в температуре, но и в интенсивности процессов переноса. Потому что та же атмосферная циркуляция переносит в сторону полюсов не только примеси, озон, но и тепло. Если интенсивность циркуляции падает, то перенос тепла уменьшается, что приводит к понижению температуры.

Наглядное представление об особенностях циркуляции связано со стратосферными полярными облаками и понятием стратосферного полярного вихря. Зимой в стратосфере ветер дует с запада на восток и как бы окружает полярную область. При этом ближе к полюсу скорость ветра падает. Сверху это выглядит как некий вихрь вокруг полюса. Своего максимума ветер достигает как раз в стратосфере. Если вихрь овальной формы, то это признак того, что полярная область внутри него изолирована от средних и тропических широт. Будучи предоставлена сама себе, она охлаждается, и температура внутри нее падает. Если же вихрь имеет волнообразную, возмущенную структуру, это указывает на то, что в эту область поступает и тепло, и тот же озон.

То есть возникновение озоновой дыры в весеннее время связано с динамикой полярного вихря. Если вихрь невозмущен, значит, следует ожидать охлаждения стратосферы и, вероятно, возникновения условий для химического разрушения озона.

— То есть, по сути, их можно даже предсказывать?

— На уровне моделей, да. Современные модели, конечно, позволяют предсказывать некоторые события, но заблаговременность пока небольшая: до нескольких недель.

— Почему озоновые дыры периодически уменьшаются либо увеличиваются в размере?

— Территория, занимаемая этой аномалией, характеризуется как область, где суммарное содержание озона ниже некоторого порогового значения, например, ниже 220 единиц Добсона. Это некая условная граница. Во время озоновой дыры в Арктике в 2020 году площадь территории, над которой общее содержание озона было меньше 220 единиц Добсона, была около 1 миллиона квадратных километров. А над Антарктидой эта площадь существенно больше, на порядок величин — раз в двадцать больше. И это при пороговом значении не 220, а 150 единиц Добсона.

Другой значимый параметр — продолжительность аномалии. В 2020 году озоновая дыра над Арктикой сохранялась в течение месяца. А над Антарктидой она существует на протяжении нескольких месяцев.

Когда площадь озоновой аномалии уменьшается, нельзя сказать, что аномалия как бы затягивается. Просто в эту область приходит воздух, богатый озоном. Поэтому у озоновой дыры нет контуров в привычном понимании.

— Как аномалия может повлиять на земную жизнь?

— Основной фактор, которого может опасаться человек, связан с ослаблением поглощения ультрафиолетового излучения. И такого рода последствия, судя по научным публикациям, действительно наблюдались. При этом эффект проявлялся даже в Австралии и на юге Чили. В результате циркуляции воздух с низким содержанием озона может переноситься к северу от Антарктиды, уже в населенные районы.

Но сильно переживать по этому поводу не стоит. Необходимо продолжать исследования и предпринимать меры, как когда-то были приняты меры по сокращению производства и выбросов фреонов.

К тому же в мире есть куда более серьезные проблемы, в частности, социальные, с которыми проблема атмосферного озона не сравнится.

— Если говорить о том самом Монреальском протоколе, который вы упомянули, то насколько он был реализован?

— В нашем научном сообществе распространены разные точки зрения. Но я бы смотрел на его реализацию с разных сторон. Скажем, меры, предложенные в протоколе, поддержала и Россия. Но реализация этих ограничений в нашей стране пришлась на период деградации нашей промышленности по совершенно другим причинам.

Как бы то ни было, глобальное производство озоноразрушающих веществ, в том числе фреонов, было сокращено. И измерения зафиксировали существенное замедление роста содержания этих соединений в атмосфере.

Однако о решении проблемы говорить рано. Дело в том, что, когда эти международные меры принимались, речь шла о сокращении производства конкретных веществ. Соответственно, нужно было их на что-то заменить. Компании стали использовать в качестве хладагентов другие вещества, с меньшим потенциалом разрушения озона. Однако у них есть другие отрицательные свойства, в том числе, сильный парниковый эффект.

— То есть пока решения нет?

— В сфере глобальных проблем решения принимаются уже не научным сообществом, а политиками. Именно поэтому, кстати, была создана Межправительственная группа экспертов по изменению климата, чьей задачей было информирование общественности и представителей власти о возможных последствиях.

Сертификат о присуждении Нобелевской премии мира за участие в работе Межправительственной группы экспертов по изменению климата

Фото: Научная Россия / Николай Малахин

— Высказываются ли какие-то идеи о способах вмешательства в этот процесс?

— Сразу возникает вопрос: а нужно ли это делать? Мы пока не можем оценить последствия подобного вмешательства. Не ясна и техническая сторона вопроса.

Пока мы можем только прекратить производство веществ, негативно влияющих на озоновый слой, и ждать изменений следующие несколько десятков лет.

— Как вы заинтересовались этой тематикой и почему стали изучать озоновые дыры?

— Это некий естественный научный путь. Я учился на кафедре физики атмосферы физического факультета МГУ, которую тогда возглавлял основатель нашего института Александр Михайлович Обухов. После него этой кафедрой заведовал Александр Христофорович Хргиан, учеником которого я себя считаю. Он был одним из главных специалистов по атмосферному озону в стране. И, в общем-то, эта тематика была на высоком уровне в те годы. Кстати, отечественная сеть озонометрических наблюдений была и остается одной из самых больших в мире.

После окончания МГУ меня пригласили в Институт физики атмосферы для продолжения работы по тематике озона. А когда появились публикации об озоновой аномалии над Антарктидой, я подготовил предложения по экспедиционным измерениям по этой проблеме и представил свою программу в Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт — ведущую организацию по полярным исследованиям.

В рамках Советской антарктической экспедиции 1987-1988 годов мы провели свои первые антарктические измерения, которые вызвали большой интерес международного научного сообщества.

В экспедиции

Фото: из личного архива

В Антарктиде я был один раз, но побывал на трех станциях: «Молодежная», «Мирный» и «Восток». Последняя считается самой суровой. Причем на «Восток» я летел на самолете, с которого проводил измерения концентрации озона. Это была целая эпопея. Необходимо было получить разрешение, договориться со всеми. Но в итоге вопрос решился командиром экипажа. Он спросил, что мне нужно. Я ответил: электропитание в 220 вольт и дырка в фюзеляже. Он сказал: «О, дырок тут у нас много — сплошные щели». Это был самолет «Ил-14». Отличный самолет. Вот таким образом, с помощью дырки в фюзеляже, выполнены первые самолетные измерения концентрации озона по трассе «Мирный»–«Восток»–«Мирный».

Источник