Co to jest dziura ozonowa? Jak powstaje?

Jeśli szukasz informacji o warstwie ozonowej, prawdopodobnie trafiłeś we właściwe miejsce. Warstwa ozonowa stanowi barierę ochronną naszej planety przed promieniowaniem ultrafioletowym. Jednak, jak już zapewne zdajesz sobie sprawę, warstwa ozonowa nie jest idealna. Istnieją problemy, ale sytuacja powoli się poprawia. A ponieważ liczba ludności na Ziemi rośnie, dziura ozonowa staje się coraz większa.

Warstwa ozonowa

Warstwa ozonowa na Ziemi zmienia się w czasie, ale jest jedno miejsce na Ziemi, gdzie poziom ozonu jest wyjątkowo niski – są to regiony polarne. Te obszary o niskim poziomie ozonu znane są jako dziura ozonowa. Światło, np. słoneczne, niszczy ozon w stratosferze. Powstała w ten sposób dziura jest szczególnie dotkliwa, gdy światło słoneczne pada nad biegunem południowym. Dziura jest spowodowana reakcjami chemicznymi, do których zajścia potrzebne jest światło.

W latach 80. ubiegłego wieku w warstwie ozonowej nad Antarktydą pojawiła się ogromna dziura. Był to poważny problem, który został szybko rozwiązany dzięki międzynarodowym wysiłkom politycznym. Jednak znaczenie warstwy ozonowej dla złożonego życia na Ziemi nie było od razu oczywiste. Shanklin został zatrudniony przez fizyka, który interesował się meteorologią, ale miał też doświadczenie w programowaniu. Jego głównym zadaniem było poprawienie spektrofotometru ozonowego Dobsona – urządzenia służącego do pomiaru ilości promieniowania UV, które dociera do Ziemi. Do tej pory naukowcy bazgrali dane na papierze, mając nadzieję na znalezienie rozwiązania.

Dziura składa się z serii atomów zwanych halowęglowodorami, które są substancjami chemicznymi niszczącymi ozon. Substancje te zostały wprowadzone do atmosfery podczas II wojny światowej i są powszechnie stosowane w pożarnictwie, odymianiu i chłodziwach. Przewiduje się, że naprawa dziury ozonowej zajmie dziesiątki lat, w zależności od intensywności naturalnego wprowadzania tych substancji chemicznych. Jednak problem jeszcze się nie skończył, a NASA opublikowała serię zdjęć satelitarnych, które pokazują rozmiary dziury.

Dziura ozonowa to powtarzające się cienkie plamy w stratosferycznej warstwie ozonu nad Antarktydą. Główną przyczyną powstawania tej dziury jest uwalnianie chloru z chlorofluorowęglowodorów (CFC), substancji chemicznych szeroko stosowanych w chłodnictwie i klimatyzacji. Ponieważ zawierają one chlor, w końcu ulegają rozkładowi na mniejsze cząsteczki, które nie szkodzą warstwie ozonowej. Do tego czasu dziura ozonowa będzie się powiększać.

Antarktyda ma największą dziurę ozonową na świecie. Zdjęcia satelitarne pokazują „dziurę” w ozonie, która jest prawie tak duża, jak sam kontynent Antarktydy. Jednak w przeciwieństwie do Antarktydy, na półkuli północnej straty są mniejsze. Mimo to nad Arktyką i Europą kontynentalną można zaobserwować znaczne przerzedzenie warstwy ozonowej. Chociaż dziura ozonowa nie jest tak duża jak ta na Antarktydzie, nadal ma ogromny wpływ na stan ozonu.

Dziura ozonowa została odkryta po raz pierwszy prawie 40 lat temu nad Antarktydą. Obecnie szacuje się, że w ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat ulegnie ona samowyleczeniu. Naukowcy obawiają się jednak, że będzie się ona utrzymywać i powodować inne szkody w atmosferze. Dziura jest objawem rozrzedzenia warstwy ozonowej i ważne jest, aby zrozumieć, w jaki sposób wpływa ona na ozon na Ziemi.

Oprócz dziury ozonowej główną rolę w chemicznym niszczeniu ozonu odgrywają polarne chmury stratosferyczne. Kryształki lodu w chmurach przekształcają związki niereaktywne w reaktywne. Te związki chemiczne mogą niszczyć warstwę ozonową, gdy dostępne jest światło słoneczne. Polarne chmury stratosferyczne są uzależnione od promieniowania słonecznego. W chłodniejsze zimy tworzy się więcej chmur, co powoduje powstanie większej puli gazów zawierających chlor. W rezultacie dziura ozonowa pogłębia się wiosną.

Warstwa ozonowa chroni Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem UV. Warstwa ozonowa pochłania niektóre z tych promieni, a bez niej powierzchnia Ziemi nie nadawałaby się do zamieszkania. Jednak warstwa ozonowa jest niewiarygodnie cienka, zmienia się codziennie, sezonowo, a nawet w różnych regionach planety. Dlatego naukowcy zaczęli badać, jak poziom ozonu zmienia się w czasie. Zastanawiali się, czy możliwe jest jego wyczerpanie. Niektóre z badań rozpoczętych w latach 70. koncentrowały się na wpływie spalin promów kosmicznych i samolotów naddźwiękowych.

Dziura ozonowa stała się globalną sensacją. Naukowcy starali się dociec, jakie procesy chemiczne są odpowiedzialne za powstawanie dziury, podczas gdy opinia publiczna wyrażała obawy o naukowców na biegunie południowym. Naukowcy pracujący w odległych rejonach byli narażeni na wysoki poziom promieniowania UV, co, jak się obawiano, prowadziło do wzrostu zachorowań na raka skóry i zaćmy. Jeden z ekologów porównał to nawet do podniebnego wirusa AIDS. Protokół montrealski został ostatecznie podpisany w 1987 roku.

Mimo że dokładna przyczyna powstawania dziury ozonowej pozostaje tajemnicą, społeczność naukowa pracuje nad sposobami zapobiegania jej rozprzestrzenianiu się. Zakrojona na szeroką skalę kampania satelitarna rozpoczęta w 1987 roku przez NASA i Brytyjską Agencję Kosmiczną, w ramach której wykorzystano instrument TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer), odegrała kluczową rolę w tworzeniu globalnych map ozonu. Jednakże poziom ozonu nad Antarktydą spadł tak nisko podczas antarktycznej wiosny, że instrument TOMS nie był w stanie poprawnie się skalibrować. Dane te zostały następnie odrzucone.

Większość ozonu znajduje się w stratosferze, która jest położona od dziesięciu do pięćdziesięciu kilometrów nad powierzchnią Ziemi. W stratosferze znajdują się cząsteczki ozonu, które nieustannie się tworzą i niszczą. Warstwa ozonowa jest niezbędna dla życia na Ziemi, a jej utrata zagraża istnieniu wielu organizmów. Naukowcy po raz pierwszy wykryli dziurę ozonową w latach 70. ubiegłego wieku i zaczęli poważnie badać ten problem.