34686

ГЛОБАЛЬНІ ЗМІНИ ВМІСТУ ОЗОНУ В АТМОСФЕРІ ЗЕМЛІ

Лекция

Экология и защита окружающей среды

Аналіз накопичених за перші 10 – 15 років матеріалів спостережень показав що кількість озону в стратосфері зменшується і виникло припущення що причиною цього є виробнича діяльність людини. У заяві містилось перше попередження про зменшення кількості озону і пов’язаних у зв’язку з цим небезпечних наслідках. Зменшення кількості озону особливо помітне над холодним антарктичним континентом – так звані озонові дірки†було вперше помічено тут.

Украинкский

2013-09-08

281 KB

7 чел.

ГЛОБАЛЬНІ ЗМІНИ ВМІСТУ ОЗОНУ

В АТМОСФЕРІ ЗЕМЛІ

З підручника  С.В.Борисової «Озон в атмосфері». Одеса:Екололгія, 2011.

До початку 70 років ХХ століття ніхто не припускав, що озоновому шару загрожує небезпека руйнування. Створення глобальної мережі станцій спостереження за озоном у зв’язку з проведенням у 1957 році міжнародного геофізичного року мало спочатку виключно наукову мету. Аналіз накопичених за перші 10 – 15 років матеріалів спостережень показав, що кількість озону в стратосфері зменшується і виникло припущення, що причиною цього є виробнича діяльність людини.

У 1975 році ВМО скликала експертів для підготовки заяви під назвою „Зміна озонового шару в результаті діяльності людини і деякі можливі геофізичні наслідки” [10]. У заяві містилось перше попередження про зменшення кількості озону і пов’язаних у зв’язку з цим небезпечних наслідках. З того часу проблема моніторингу за станом озонового шару в центрі уваги ВМО і Глобальної служби атмосфери (ГСА). Зменшення кількості озону особливо помітне над холодним антарктичним континентом – так звані „озонові дірки” було вперше помічено тут. У вертикальному напрямі озон найбільше руйнується у нижній стратосфері.

За останні десятиріччя зменшення вмісту озону спостерігається у всій стратосфері і не тільки у південній півкулі, але у північних широтах. Метеорологічні умови над Арктикою і Антарктикою не однакові. Глибокий дефіцит озону в Антарктиці пов’язаний із блокуючим впливом циркумполярного вихору, який перешкоджає меридіональному переносу озону із низьких широт. В Арктиці навколополярний циклон менш стійкий, особливо у перехідні сезони, тому загальний вміст озону тут вище. До того ж температура стратосфери над арктичним басейном вища, ніж над антарктичним континентом, а низькі температури (нижче -800С) сприяють появі полярних стратосферних хмар, в яких накопичуються сполуки азоту, що впливають на руйнування озону у весняний період.

Є і інші причини, що призводять до руйнування озонового шару над Арктикою і Антарктикою. Втім, загальна кількість озону у обох півкулях зменшується. У таблиці 4.1 наведено зменшення вмісту  озону за тридцятирічний період (1964-1994 рр.)  у обох півкулях [10].

Зважаючи на те, що над тропічним поясом загальний вміст озону досить стабільний, зменшення кількості озону над середніми і полярними широтами наближається до 10%. На зимово-весняний  період припадає 6  7% за десятиріччя, на літньо-осінній  – у 2 рази менше. З часом темпи руйнування озону зростають приблизно на 1,5 – 2% у період 1981-1991 рр. порівняно  з попереднім десятиріччям (1970-1980 рр.).

Таблиця 4.1 – Зменшення вмісту озону (у % за десятиріччя 2) із

                        січня 1964 р. по березень 1994 р.

Регіон

Період

XII,I,II,III

V,VI,VII,VIII

IX,X,XI

  Рік

1.Північна півкуля

  в цілому

4,01,1

1,91,1

1,60,9

2,60,9

2. Помірні широти

(350-650 півн.шир.)

5,81,7

2,61,5

2,51,0

3,81,2

3. Південна півкуля

   в цілому

2,71,0

3,40,8

6,61,5

3,90,8

4. Помірні широти

(350-650 півд.шир.)

3,61,2

4,91,3

7,32,0

5,01,0

На протязі останніх десяти років глобальний середній рівень озону знизився до 296 Д.О. з 306 Д.О. у 1964-1980 рр., тобто приблизно на 3%. Але, якщо не приймати до уваги тропічний  пояс, показник цього зниження зросте до 6 – 7%. Від 750 півд. широти до Південного полюсу зменшення загального вмісту озону у жовтні за період 1984-1993 рр. склало найбільшу величину – майже 35% (порівняно з жовтнем 1964-1980 рр.).

4.1 Озонові  „дірки”  над Антарктикою

Вперше про аномальний вміст озону в атмосфері над Антарктикою повідомив у 1984 році на симпозіумі Комісії по озону С.Чубачі – представник Японської метеорологічної служби. За даними вимірювань на станції Сьова (690 південної широти) на протязі багатьох днів навесні 1982 року спостерігався дуже малий вміст озону – близько 200 Д.О. Тоді цей факт не привернув уваги вчених. Про нього згадали, коли у 1985 році  було оприлюднено дані з англійської антарктичної станції Хейлі-Бей. Вони свідчили про суттево зменшення Х – справжньої „дірки” в озоновому шарі, яка утворюється кожну весну з початку 80-х років.

В даний час під озоновою „діркою” розуміють стійке зменшення загального вмісту озону біля полюсної зони у вересні-жовтні, а також більш пізнє настання  весняного максимуму [1].

Весняний максимум в Антарктиці відмічається звичайно у листопаді-грудні після руйнування зимового навколополюсного (циркумполярного) стратосферного вихору  і збільшення меридіонального обміну повітрям між навколополюсною і субполярною зонами. З початку 80-х років руйнування вихору починалось пізніше, лише у грудні. До того ж, зниження Х реєструвалось у зоні максимуму загального вмісту озону в Південній півкулі (500 – 600 півд.ш.). Ці факти дали початок швидкому розвитку експериментальних і модельних досліджень цього незвичайного і незрозумілого в той час явища. Більшість вчених дійшли висновку, що це перший сигнал про руйнування захисного озонового шару, причиною якого є вироблені людиною хлорфторвуглеводневі сполуки (ХТВ).

Причиною особливо помітного зменшення кількості озону над холодним континентом, крім навколополярного вихору, є і шар полярних стратосферних хмар двох типів:

  1.  хмар, що складаються із HNO33H2O при температурі менше  ніж -770С;

2) водольодяних з більш великими частинками при температурі менше  ніж -850С.

Частота появи стратосферних хмар над Антарктикою у вересні-жовтні тісно пов’язана з температурою нижньої стратосфери – із зменшенням температури вона збільшується, особливо в непарні роки у відповідності з фазою квазідворічного циклу. Осідаючи із швидкістю близько 2 км за тиждень, елементи  хмар  переходять в тропосферу, витісняючи із шару 15  25 км багато сполук, які приймали участь у фотохімії озону. Це, в першу чергу, такі сполуки як ClONO2 , BrONO2  і HCl. З початком весни ці сполуки під дією сонячних променів перетворюються в активні види хлору і брому, що ефективно руйнують молекули озону. В листопаді-грудні потепління стратосфери призводить до руйнування полярного вихору, процеси хімічного руйнування озону внаслідок випаровування полярних хмар слабшають і озонові „дірки” заповнюють повітрям із середніх широт з нормальним вмістом озону.

У наступному непарному році (після 1985 р.) – 1987, концентрація озону над Антарктикою у жовтні знизилась до половини її нормального рівня (за 1957-1978 рр.), розмір озонової „дірки” досяг розміру Європи. Як показали дані озонозондів на станції Мак-Мьордо зменшення концентрації озону виникає в основному на висоті 12 – 24 км, тобто у шарі максимуму концентрації. В окремі дні озонозонди показували повну відсутність озону на деяких рівнях у шарі 15 – 0 км. Природно, що це зменшення концентрації озону супроводжувалось і зниженням температури повітря на цих висотах. На деяких станціях на рівнях 20 – 24 км середнє зменшення температури складало 18 – 200К. В окремі дні навесні 1987 р. спостерігалась досить значна і швидка зміна Х. Так, за даними супутникових спостережень 5.09.87 р.  Над Антарктичним півостровом на площі близько 3 млн.км2 Х  зменшився на 25 Д.О. за 24 години і досяг значень, менших за 200 Д.О. Ця озонова „дірка” збереглась до 16 вересня, а потім вона злилась з двома іншими областями низького вмісту озону біля південного полюса.

У 1988 р. навколополюсний мінімум ЗВО не знижувався нижче ніж 180  200 Д.О. і був зсунутий на західну Антарктику. Температури нижньої стратосфери над Південним полюсом у жовтні 1988 р. були вищі, ніж у жовтні 1987 р., на 5–100К, значення ЗВО у центральній частині континенту на 40 – 50 Д.О. вищі, ніж у 1987 р., а на берегових станціях – на 100  120 Д.О. Але припущення щодо закінчення озонової „дірки” в Антарктиці не виправдились. Зменшення кількості озону в наступні роки продовжувалось і проходило швидкими темпами. Було зареєстровано екстремальні значення:

1. Рекордно низьке значення ЗВО – 92 Д.О. на станції Південний полюс у 1998 р.(дефіцит 70%).

2. Найбільша озонова „дірка” площею 27,3106км2, яка охоплює кінець Південної Америки.

3. Область часткового руйнування озону піднялась до 24 км.   

4. Загальний дефіцит озону у весняний період перевищив 40%.    

У 90-х роках в період кінець вересня - жовтень озон над Антарктикою практично зникав на висотах між 13 і 20 км, як це видно з графіка вертикальних профілів озону на станції Сьова у 1992 р. (рис 4.1).

Рис. 4.1 – Вертикальні профілі озону на станції  Сьова (69° півд.ш.) у жовтні 1992 р. і середній профіль О3 за 1967-1980 рр.

Спостережуване явище антарктичної озонової „дірки” є результатом багатьох атмосферних процесів – хімічних, динамічних. радіаційних. В особливих умовах зимової і весняної антарктичної стратосфери процеси різного походження, взаємодіючи один з одним, визначають просторові і часові варіації ЗВО. Але розрахунки переносу і концентрації озону на основі розв’язків повної системи рівнянь гідродинаміки для приполярних районів не пояснюють різкого зменшення озону у весняний період в Антарктиці. Деякі факти дозволять припустити, що важливим фактором, не врахованим у моделях, є стік озону у тропосферу [10].

Як відомо, тропопауза є перешкодою для проникнення озону в тропосферу. Але в зимово-весняний період у полярних районах спостерігається так зване зникнення тропопаузи, внаслідок чого озон під дією турбулентності або нисхідних токів проникає донизу. Помічено, що зменшення озону у нижній стратосфері Антарктики у весняний період супроводжується синхронним збільшенням озону у тропосфері. Подібні явища спостерігались і в полярних широтах Північної півкулі. Збільшення озону в тропосфері у цих випадках відбувається стрибками через 1  2 доби після зникнення тропопаузи, концентрація озону зростає в 2 – 3 рази.

Зменшенню озону у стратосфері Антарктики сприяє також похолодання нижньої стратосфери. З 1979 р. по 1987 р. на деяких станціях у шарі 20 – 24 км середня Т у жовтні досягала 18 – 20К. Таке похолодання частково може бути пояснене зниженням радіаційного нагрівання через падіння вмісту озону. Зниження температури сприяє більшій стійкості стратосферного полярного циклону. Оскільки при цьому збільшуються горизонтальні градієнти температури, то прискорюється зональний потік повітря навколо полюса (термічний вітер), що перешкоджає міжширотному обміну повітрям і, в свою чергу, не дозволяє озону проникнути із більш низьких широт у центр вихору в антарктичній зоні. Крім того, стійкість вихору збільшує тривалість антарктичної зими.

Дані супутникових вимірювань показують, що частота появи полярних стратосферних хмар (ПСХ) у вересні – жовтні тісно від’ємно корелює з температурою стратосфери, тобто із збільшенням кількості цих хмар температура нижньої стратосфери спадає. В останні роки інтенсивність зимових планетарних збурювань із квазідворічною періодичністю у тропосфері і стратосфері Південної півкулі зростала. Пов’язані з цим явищем планетарні хвилі, як відомо, сприяють розвитку полярних стратосферних хмар, а відтак і зниженню температури в антарктичній стратосфері. Таким чином, динамічні процеси у разі  посилення або ослаблення циркуляції хвильових рухів через температуру стратосфери впливають на хімічні процеси і на ЗВО в атмосфері.

Теоретичний опис впливу ХФВ на озоновий шар дуже проблематичний, оскільки необхідно розглядати одночасно декілька сотень рівнянь, що описують ланцюг хімічних реакцій для яких часто коефіцієнти не досить добре відомі. До цього потрібно додати такі чинники як вплив УФ радіації Сонця, турбулентність, циркуляційні процеси, а також вплив стратосферних хмар в яких протікають гетерогенні реакції за участю нітрогенних і хлорних сполук, і стає зрозумілим, що чисто теоретичні розрахунки не зможуть надійно прогнозувати поведінку озонового шару. Не випадково не виправдалися прогнози багатьох учених про значне пониження на початок 90-х років концентрації озону і про катастрофічні наслідки зростання антарктичної «озонової дірки».

З погляду деяких фахівців дії, які застосовуються за рішенням міжнародних угод: - Віденської Конвенції, Протоколу Монреаля і ін. необхідні, але недостатні.

Група вчених під керівництвом академіка РАН А.В. Гуревича пропонує провести експериментальне дослідження з використанням штучної іонізованої області (ІЇО), утвореної за допомогою потужних пучків електромагнітних хвиль, які пересікаються на висоті 20-30 км від наземних джерел. В області їх перетину виникає газовий розряд, тобто виникає ІЇО, яка як і в озонаторах буде ефективним джерелом озону. Цей надвисокочастотний розряд наносекундної тривалості в умовах стратосфери (низький тиск і температура) створює інтенсивну генерацію озону і при цьому не супроводжується зростанням концентрації оксидів азоту.

Експериментально доведена також можливість ефективної генерації озону в допробійнтх електричних полях.

4.2 Зміни атмосферного озону у північній півкулі

Починаючи з 80-х років, зменшення озону стало помітним і в Північній півкулі [66]. Від’ємні відхилення від норми ЗВО [Х] помічались в період мінімальних значень у високих і середніх широтах Європи, Азії, Америки і на Тихому океані. Так в Америці у лютому 1983 р. Х в середньому складав  36 Д.О., в Європі у березні 1983 р. аномалія досягла 50 Д.О. і зберігалась в окремих районах до травня. На Далекому Сході і в Індії Х = -30 Д.О., навіть на Гавайських островах із грудня по березень Х = близько -20 Д.О. В окремі періоди (впродовж кількох діб) зменшення озону перевищило 100 Д.О.

У 1985 р. середньомісячне значення Х в Європі у лютому-березні складало -29 Д.О., в Америці Х = -41 Д.О., на Гаваях -24. Загальна тенденція зменшення озону зберігалась і в 90-і роки. Найбільше падіння ЗВО спостерігалось взимку 1992-1993 рр. і в 1995 р. В середніх і високих широтах значення ЗВО на 9 – 20% нижче від середньорічної норми, в період з грудня по березень це відхилення перевищило 30%.

Узагальнення даних щодо  Х за 1973-1995 рр. над Північною Європою показало, що у всі сезони спостерігаються статистично значущі від’ємні тренди цієї величини. Із збільшенням широти швидкість зменшення ЗВО зростає. Так, над північним заходом Росії на станціях Мурманськ, Архангельськ, С-Петербург, Печора швидкість падіння озону у 2 рази перевищує аналогічний показник для широтного поясу 500 – 650 півн.ш. Над північчю Центральної Європи виявлено удвічі більше зниження Х за останні 8 років (на 50 Д.О.) порівняно з попереднім восьмиріччям  ніж над півднем Європи.

Аналіз трендів ЗВО за даними спостережень в Арозі, де є самий тривалий ряд безперервних спостережень (з 1926 по 1996 рр.), дав тренд для середніх  річних за 10 років, з 1970 р.– 2,3 0,6%, із січня по березень більше – 4% за тіж роки.

Тенденцію зниження вмісту озону в атмосфері Північної півкулі можна досить чітко простежити на прикладі даних вимірювань на ст. Хохенпейссенберг (480півн.ш.) (рис 4.2). На цій станції регулярні спостереження за вертикальним розподілом озону проводяться з кінця 60-х

років. У шарі 19 – 21 км над станцією за останні 25 років парціальний тиск озону зменшився на 30 нб, що відповідає приблизно 20% норми.

Причиною стійкого зниження вмісту озону у Північній півкулі в загальних рисах аналогічні до причин утворення озонових „дірок” в Антарктиці.

Рис. 4.2 – Середньорічні відхилення значень парціального тиску озону  в шарі 19-21 хм. над Хохенпейссенбергом

Основним динамічним фактором, як і в Південній півкулі, є стійкість циркумполярного вихору. Розраховані для широт 50 – 700 півн.ш. зміни індексу зональної циркуляції (Із) були додатними у періоди аномалій озону. Коефіцієнти кореляції між Із і Х складали - 0,41 в Європі і -0,44 в Америці. Зростання індексу циркуляції затримував перенос озону із зони його утворення в тропіках у високі широти. Висхідні потоки у стратосферному баричному гребені при затоці тропічних, повітряних мас є іще одним фактором, який знижує концентрацію озону у нижній стратосфері. За даними спостережень області низьких значень озону супроводжуються областями низьких температур в середній стратосфері.

Ці низькі значення температур є наслідком адіабатичного охолодження висхідних потоків. За розрахунками вертикальні рухи із швидкістю 2 см/с приводять до зменшення Х приблизно на 5% за добу, за 2 доби це складає 30 Д.О. Стійкі зональні потоки приведуть до зменшення ЗВО усмузі широт 50 – 700 півн.ш. за той же період на 50 Д.О.

Руйнування озону над Арктикою протікає не так активно, як в південних полярних широтах в основному з трьох причин:

  1.  арктичний циркумполярний вихор менш стійкий, ніж антарктичний, і звичайно руйнується наприкінці зими раніше, ніж сонячні потоки зможуть викликати великомасштабні хімічні і фотохімічні процеси, які активізують хлор і розкладають озон.
  2.  Внаслідок орографічних особливостей південної полярної зони планетарні хвилі там слабкіші. Тому антарктична стратосфера приблизно на 10К холодніша за арктичну. В Арктиці великі варіації озону пов’язані з особливостями динаміки атмосфери Північної півкулі. Більша хвильова активність, яка приводить до переміщення повітря у низькі освітлені широти і назад, створює умови для більш раннього руйнування озону. Низькі значення озону можуть спостерігатись навіть у січні, хоча Сонце  з’являється тільки у кінці лютого.
  3.  В арктичній, більш теплій стратосфері, рідше і менше утворюються планетарні стратосферні хмари.

Співвідношення між динамічними і хімічними змінами ЗВО важко оцінити, проте це було зроблено за допомогою теоретичної моделі, яка враховує ці та інші фактори.

Аналіз зниження озону в Арктиці у 1997 р. з використанням полів вітру і температури дозволив розрахувати хімічні втрати Х у центрі полярного вихору, які у різний час складали від 60 до 120 Д.О. Сума обох ефектів давала зниження ЗВО на 130 – 190 Д.О. порівняно  із значеннями 70-х років, коли рівень антропогенного хлору в стратосфері був низький.

Таким чином, загальні втрати озону не можна віднести лише за рахунок природних процесів. Факти свідчать про те, що важливою причиною є дія на озон галогеновуглеводнів антропогенного походження. Визначити ж, в якій мірі процес руйнування озонового шару можна пояснити виробничою діяльністю людини, важко в зв’язку з великою природною мінливістю вмісту озону над Арктикою.

Аномалії озону під дією природних чинників носять тимчасовий характер і відновлення рівноваги – це питання часу. Антропогенна дія на атмосферу має лише один напрям – до порушення рівноваги. Без охоронних заходів цей процес необоротний, він приводить до потепління тропосфери через викиди парникових газів і до похолодання стратосфери як наслідку викидів озоноактивних речовин. Потужність антропогенних джерел хлору і брому в стратосфері перевищує потужність природних [9].

Динамічні впливи самі по собі не можуть викликати зміни глобального вмісту озону, вони лише перерозподіляють озон над земною кулею. Залежність хімічних джерел і стоків озону від температури дає можливість динаміці впливати на глобальний озон через цю залежність. Наприклад, флуктуації температури, викликані планетарними хвилями, дають значний внесок у руйнування озону на аерозолях і планетарних стратосферних хмарах за температурою близько 200 – 210К. У 90-х роках до вже названих причин додались інші фактори, які знижують вміст озону в стратосфері Північної півкулі. Початок 90-х років характеризувався відносно холодною стратосферою, що стимулювало утворення ПСХ і хімічне руйнування озону на їх поверхні. Крім того, зменшення кількості озону могло бути пов’язано з наявністю аерозолів вулканічного походження після виверження вулкану Пінатубо у червні 1991 р.

Другим фактором, що призвів до зменшення вмісту озону в 1993 і 1995 рр., був квазідворічний цикл (чергування східного і західного напрямів вітру у стратосфері над тропічним поясом з періодичністю 24  30 місяців), який у ці роки знаходився у фазі західного напряму. Під час західних потоків, як правило, над субполярними широтами спостерігається дефіцит озону в 6 – 8%, а під час  східних – аналогічний надлишок.

Пошаровий розподіл величин зменшення концентрації озону у середніх широтах півкулі наведено у таблиці 4.2. Ці тривалі тренди вмісту озону розраховані за період 1980-1996 рр.[49].

Як видно із таблиці, у вертикальному профілі трендів два максимуми. Перший на висоті 15 км, пов’язаний із руйнуванням озону хлорними складовими, які переносяться донизу з полярними стратосферними хмарами. Другий максимум на висоті 40 км також пов’язаний з хлорним циклом руйнування озону, але у гомогенних реакціях. Виміри, проведені із супутника НАСА для вивчення верхньої атмосфери, показали наявність високих концентрацій ClO у повітряних масах, які переміщувались з Арктики на південь, у смузі  широти 450–650 півн.ш.

До зміни вмісту озону, і не тільки в помірних, а і в більш низьких широтах, можуть призвести планетарні хвилі. Їх поява збільшує хвильову активність в атмосфері і особливо в стратосфері у зимово-весняний період, коли ці хвилі проникають у стратосферу. Енергетичне джерело планетарних хвиль пов’язане із змінами температури поверхні океанів, які мають довгоперіодні коливання.

Таблиця 4.2 – Середні (в % за 10 років) тренди  концентрації озону

на різних  висотах у середніх широтах Північної півкулі

Висота,

   км

Тренд

Висота,

   км

  Тренд

      

2,5

-1,87

2,48

20

-5,12

0.92

5,0

-1,55

1,99

25

-3,12

0.45

7,5

-0,23

2,62

30

-2,01

0.91

10

-3,33

1,84

35

-4,99

0.86

12,5

-6,40

1,96

40

-7,42

0.98

15

-7,34

2,28

45

-6,08

1.63

17,5

-6,81

1,68

50

-4,50

3.28

 

Міжрічні і десятирічні варіації температури поверхні океанів можуть створювати і періодичні зміни динамічної активності в атмосфері. Наприклад, незвичайно сильну дію на озоновий шар Землі, особливо у тропічних широтах, спричинило явище Ель-Ніньо у 1997-1998 рр., одне із найінтенсивніших за всю історію спостережень. Терміном Ель-Ніньо спочатку називали теплу течію вздовж північного узбережжя Південної Америки, котра щорічно виникала у районі Перу наприкінці грудня – на початку січня. Зараз цим терміном називають значні  додатні відхилення від норми температури води в екваторіальній зоні східної частини Тихого океану. Такі аномалії, як правило, відмічаються при від’ємних значеннях індексу Південного коливання, що спостерігається квазірегулярно кожні 2  7 років (Південне коливання – це одна із коливальних систем атмосферної циркуляції, в якій проходять переміщення повітряних мас між індонезійським екваторіальним центром низького тиску і субтропічним південним тихоокеанським антициклоном) [24].

При додатковому індексі Південного коливання температура води у східній зоні Тихого океану нижча від норми і це явище називається „Ла-Нінья” або іноді „Ель-Вієго”. „Ель-Ніньо” є теплою, а „Ла-Нінья” – холодною фазами Південного коливання.

Обидва ці явища призводять до зменшення ЗВО над екваторіальними широтами. Основні райони від’ємних аномалій озону розмішуються над центральною і східною частинами Тихого океану і поблизу Гринвіцького меридіану. Площі цих аномалій коливаються від кількох сотень до кількох тисяч км2, а тривалість – кілька днів. Мінімальні значення ЗВО у цих екваторіальних областях складають 200 – 225 Д.О.

За інформацією Європейської екологічної комісії над Європою товщина озонового шару істотно зменшилася з початку 80-х років і продовжує знижуватися кожні 10 роки на 4-5%.

Шар озону над Європою в середньому в березні 1997-2001 років був на 7% менше, ніж в 1979-1981 роках (рис. 4.3). Це зниження, за даними ВМО (2003 р.) більше середнього показника (приблизно 4%) в середніх північних широтах в зимово-весняний період, коли, як відомо, в річному ході повинен відзначатися максимум озону в цій смузі широт.

Рис. 4.3 – Середній стовб озону над Европою в березні 1979-2002 рр. в полосі довгот 11,2°W до 21,2°E і між широтами от 35°N до 70°N  в одиницях Добсона

Проте поступове зниження озоноруйнуючих речовин, що потрапляють в стратосферу з тропосфери, показує що міжнародна політика, про яку докладніше мовитиметься нижче, з контролю викидів озоноруйнуючих речовин, приносить результати.

Виробництво, збут і споживання озоноруйнуючих речовин в порівнянні з 1989 роком значно зменшилося. Проте, тривалий життєвий цикл цих речовин в атмосфері означає, що озоновий шар, можливо, повністю не відновиться навіть після 2050 року (ВМО, 1999 р.).За деякими показниками загальна концентрація хлору в тропосфері знизилася, в порівнянні з 1994  р. завдяки значному зниженню концентрації метилхлороформу. Концентрація деяких ХФВ  продовжує знижуватися,

в той же  час росте концентрація гидрохлорфторвуглеводів (ГХФВ),що  використовуються для заміни ХФВ. Зміни концентрації озоноруйнуючих речовин в стратосфері відображають зміни концентрації її в тропосфері із затримкою на три-п’ять років.

Загальна потенційна концентрація брому в тропосфері, всупереч прогнозам, продовжує підвищуватися із-за збільшення концентрації галонів.

Підсумковий висновок такий: ще впродовж багатьох десятиліть кожну весну над північними полярними районами і осінню над південними спостерігатиметься обширне виснаження озонового шару.

Стійкі «озонові дірки» в арктичній частині Землі поки не спостерігаються. Проте, в 1997 р. з кінця березня до середини травня зареєстровано аномально низький (на 30% менше норми) зміст озону. «Озонова дірка» мала діаметр близько 3000 км. В 1970-1980 рр. зниження ЗВО над Арктикою відбувалося епізодично. Як правило, в січні над Скандинавією і північним Заходом Росії воно було  на 20 – 25% менше, ніж над східною частиною Північного Льодовитого океану і Північно-східним Сибіром. З початку  90-х років зниження ЗВО над цією частиною Арктики почало носити стійкий характер в зимові місяці.

Час від часу з’являються повідомлення про чергові «озонові дірки», наприклад над Швейцарією або над озером Іссик-куль.

За причин пов’язаних з динамікою, арктичне поле озону істотно відрізняється від антарктичного, і ознаки хімічного виснаження озону важко виявити.

Для визначення втрат озону пов’язаних з антропогенною дією в мінливій атмосфері Арктики було запропоновано Match-метод [45]. Цей метод розроблений для точного вимірювання швидкості хімічного виснаження озону, оскільки порівняння виміряної швидкості втрати озону з результатами модельних розрахунків істотно різняться, і як, вважають багато дослідників, необхідно більш безумовно враховувати як кінетичні параметри, що впливають на зміст озону, так і його втрати за допомогою точнішої хімічної моделі.

Для того, щоб поліпшити кількісне уявлення про процес втрати озону і створити міцнішу базу для модельних прогнозів майбутнього озонового шару, в Антарктиці в рамках Міжнародного полярного року (МПГ 20072008) проведено додаткову Match-компанию.

Вміст озону над окремою полярною станцією постійно міняється за рахунок процесів перенесення, особливо мінливих над арктичними районами. Такі динамічні флуктуації маскують антропогенні хімічні  втрати і їх важко відокремити від інших хімічних причин руйнування озону. Match-метод заснований на Лагранжевих вимірюваннях, і основна ідея полягає в тому, щоб вимірювання проводились в окремих повітряних масах в міру того, як вони переміщаються і наближаються до однієї з численних полярних станцій, що вимірюють озон.

Перевага цього методу полягає в тому, що адвективні причини (які переважають в Ейлерових рамках вимірювання озону), зникають в Лагранжевому формулюванні рівняння нерозривності.

Вплив дифузії в Лагранжевому варіанті можна обмежити ретельним відбором спостережуваних повітряних мас на основі властивостей потоку. У такому разі, зміни концентрації озону в проміжку між двома вимірюваннями можуть бути наслідком хімічного виснаження. Провівши статистичний аналіз великого числа таких пар вимірювань, можна оцінити антропогенне хімічне виснаження озону.

Вимірювання по Match-методу проводяться за допомогою озонозондів, що запускаються з багатьох полярних і приполярних станцій. Для арктичної зими 1991-1992 рр. було запущено 1200 озонозондів. Починаючи із зими 1994-1995 Match-події  визначалися за рахунок виконання декількох сотень зондувань за зиму при координації запусків в реальному часі.

Під час Match-експерименту запускають від 300 до 600 озонозондів з 30 станцій в північній півкулі або з 9 станцій в Антарктиці. Всього Match-компании  проводилися 10 разів взимку в Арктиці, у Антарктиці в 2003 році і в МПР – 2007-2008 рр.(МПР –міжнародний полярнийрік).

Автори визначили, що в останні 40 років в арктичній стратосфері спостерігається тенденція значного похолодання в зимові періоди. Теплі і холодні зими в арктичній стратосфері пов’язані з внутрішньою мінливістю кліматичної системи, а похолодання в стратосфері сприяє істотній втраті озону. Особливо це помітно з початку 90-х років.

Міжрічна зміна хімічних втрат озону в Арктиці в цей же період значно перевищує вплив змін хлорного і галогенного навантаження. Автори вважають, що мінливість втрати озону викликана головним чином значною мінливістю метеорологічних умов і важливою роллю неоднорідних реакцій в полярних стратосферних хмарах. При сучасній галогенній концентрації можна чекати додаткової втрати озону близько 15 одиниць Добсона на один градус охолоджування стратосфери Арктики.

Пониження температури стратосфери пов’язують з підвищенням концентрації парникових газів в атмосфері а також багаторічною внутрішньою мінливістю клімату  десятирічного масштабу.  



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73974. НАЦІОНАЛЬНЕ ВІДРОДЖЕННЯ ТА СПРОБИ ВІДНОВЛЕННЯ ЧЕСЬКОЇ ДЕРЖАВНОСТІ (КІНЕЦЬ XVIII - ПЕРША ПОЛОВИНА XIX ст.) 224.5 KB
  Освічений абсолютизм майже повністю знищив рештки чеської державності. Вважаючись осібним королівством, що мало власного монарха, увінчаного короною Св. Вацлава, Чехія фактично опинилася в становищі однієї з багатьох провінцій Габсбурзької монархії. Нею керували центральні австрійські інституції та місцеві чиновники, яких призначав уряд.
73976. ВЕЛИКОМОРАВСЬКА ДЕРЖАВА 1.87 MB
  У процесі переселення племен родоплемінні звязки порушувались, і на нових місцях виникали територіальні обєднання, а не родові общини.
73977. НФЧС та визначення шляхів розвитку ЧСР (1945-1948) 224 KB
  При цьому КПЧ мала такий сильний додатковий аргумент як активна підтримка її з боку СРСР який багато зробив для відновлення ЧСР в довоєнних кордонах. Це викликало в керівництві КПЧ побоювання саботажу з його боку та спричиняло дії з реорганізації Міністерства внутрішніх справ держбезпеки та інших. Проте ступінь впливу КПЧ в армії не був однозначним.
73978. Югославія в роки Другої світової війни 117 KB
  У Югославії пожвавилася діяльність різних націоналістичних угруповань: сербського Збору хорватських усташів македонського ВМРО німецького культурбунду та ін. ускладнила становище Югославії що спонукало врештірешт уряд Д. Гітлер віддав командуванню німецької армії наказ підготувати й завдати удару по Югославії. в Белграді був підписаний акт про капітуляцію Югославії.
73979. МУРАВЬЁВА Т.В. МИФЫ СЛАВЯН И НАРОДОВ СЕВЕРА 471.5 KB
  Король желая еще хоть раз увидеть незабвенную супругу послал за паном Твардовским и повелел ему силою своего волшебства вызвать тень покойной королевы. Король простер к ней руки и рванулся из магического крута. Однако чешские короли правившие в IX XIV веках называли себя Пржемысловичами и возводили свой род к легендарному Пржемыслу В XI веке король Вратислав П в зале своего дворца в Вышеграде выставил для всеобщего обозрения лапти Пржемысла. Король Ячменек Правил некогда в Чехии король Святопулк человек жестокий и нечестивый.
73981. Режим «народної демократії» в Польщі (1945-1948) 258.5 KB
  Зі створенням ПОРП у країні фактично розпочався процес формування тоталітарного політичного режиму. Узявши за взірець сталінську модель соціалізму керівництво ПОРП намагалося силовими методами в надзвичайно стислі строки здійснити перебудову польського суспільства.
73982. ПОЛЬСЬКА ДЕРЖАВА В ПЕРІОД ПРАВЛІННЯ ДИНАСТІЇ ЯГЕЛЛОНІВ (КІНЕЦЬ ХIV-ХVІ ст.) 519 KB
  Політичний розвиток Польщі наприкінці XIV в першій половині XV ст. Боротьба з німецькою експансією Формування становопредставницької монархії Соціальноекономічний розвиток Польщі Польськолитовські відносини. Польська культура ПОЛІТИЧНИЙ РОЗВИТОК ПОЛЬЩІ НАПРИКІНЦІ XIV В ПЕРШІЙ ПОЛОВИНІ ХV СТ. З метою зміцнення позицій нової королівської династії у Великій Польщі Ельжбета здійснила ряд нововведень: заснувала спеціальні суди які розглядали справи щодо повернення шляхті конфіскованих у неї маєтків; надала привілеї деяким...