Hur bildas ozonhål? Det största ozonhålet Ozonhål bildas till följd av antropogena utsläpp.

Jorden är utformad på ett sådant sätt att dess unika ekosystem bevaras. Dessa syften betjänas av lager av atmosfären som täcker planeten från penetration av ultravioletta strålar, strålning och rymdskräp. I naturen är allt perfekt, och inblandning i dess struktur leder till olika katastrofer och störningar av den etablerade ordningen. I slutet av 1900-talet uppstod ett tydligt problem som berör hela mänskligheten. Ett ozonhål bildades i den antarktiska regionen och väckte uppmärksamhet från forskare från hela världen. Den kritiska situationen för miljön har förvärrats av ett annat allvarligt problem.

Man fann att ett gap som var mer än tusen kilometer stort hade bildats i ozonskiktet som omger jordytan. Strålning kommer in genom den och påverkar människor, djur och växtlighet negativt. Ozonhål och förtunning av gashöljet upptäcktes senare på flera ställen, vilket väckte uppståndelse i offentliga kretsar.

Kärnan i problemet

Ozon bildas av syre som utsätts för ultravioletta strålar. Tack vare denna reaktion blir planeten höljd i ett lager av gas som strålning inte kan tränga igenom. Detta lager ligger på en höjd av 25-50 kilometer över ytan. Tjockleken på ozon är inte särskilt stor, men det är tillräckligt för att alla levande varelser ska existera på planeten.

Vad ozonhålet är lärde man sig på 80-talet av förra seklet. Denna sensationella upptäckt gjordes av engelska vetenskapsmän. På platser där ozon förstörs, är gasen inte helt frånvarande, dess koncentration minskar till en kritisk nivå av 30%. Spalten som bildas i stratosfärskiktet tillåter ultravioletta strålar att passera till marken och kan bränna levande organismer.

Det första sådana hålet upptäcktes 1985. Dess läge är Antarktis. Topptiden när ozonhålet expanderade var augusti, och på vintern blev gasen tätare och nästan stängde hålet i stratosfärskiktet. Kritiska höjdpunkter finns på ett avstånd av 19 kilometer från marken.

Det andra ozonhålet har uppstått över Arktis. Dess dimensioner var betydligt mindre, men i övrigt fanns det en slående likhet. De kritiska höjderna och försvinnandetiderna sammanföll. För närvarande uppstår ozonhål på olika platser.

Hur tunnas ozonskiktet ut?

Forskare tillskriver problemet med uttunningen av ozonskiktet till naturfenomen som uppstår vid jordklotets poler. Enligt deras teori når inte solens strålar jorden under de långa polnätterna, och ozon kan inte bildas från syre. I detta avseende bildas moln med hög halt av klor. Det är denna gas som förstör gasen som är så nödvändig för att skydda planeten.

Jorden gick igenom en period av vulkanisk aktivitet. Detta hade också en skadlig effekt på ozonskiktets tjocklek. Utsläpp av förbränningsprodukter till atmosfären förstörde det redan tunna lagret av stratosfären. Frigörandet av freoner i luften är en annan orsak till uttunningen av jordens skyddande lager.

Ozonhålet försvinner så fort solen börjar skina och interagerar med syre. På grund av luftströmmar stiger gasen och fyller det resulterande tomrummet. Denna teori bevisar att cirkulationen av ozon är konstant och oundviklig.

Andra orsaker till ozonhål

Trots att kemiska processer spelar en dominerande roll i bildandet av ozonhål, skapar mänsklig påverkan på naturen de viktigaste förutsättningarna. Naturligt förekommande kloratomer är inte de enda ämnen som skadar ozon. Gasen förstörs också genom exponering för väte, brom och syre. Orsakerna till uppkomsten av dessa föreningar i luften ligger i mänskliga aktiviteter på planeten. Förutsättningarna är:

  • drift av anläggningar och fabriker;
  • brist på behandlingsanläggningar;
  • atmosfäriska utsläpp från värmekraftverk;

Kärnvapenexplosioner hade en skadlig effekt på atmosfärens integritet. Deras konsekvenser påverkar fortfarande planetens ekologi. I ögonblicket för explosionen bildas en enorm mängd kväveoxider, som stiger och förstör gasen som skyddar jorden från strålning. Under 20 års testning har mer än tre miljoner ton av detta ämne släppts ut i atmosfären.

Jetflygplan har en förödande effekt på ozonskiktet. När bränsle brinner i turbiner frigörs kväveoxider, de kommer direkt in i atmosfären och förstör gasmolekyler. För närvarande kommer en tredjedel av en miljon ton utsläpp av detta ämne från flygplan.

Det verkar som om mineralgödsel är ofarligt och användbart, men i själva verket har de också en skadlig effekt på atmosfären. När de interagerar med bakterier bearbetas de till dikväveoxid, och sedan, under påverkan av kemiska reaktioner, ändrar de sin form och blir oxider.

Ozonhålet är således inte bara en produkt av naturfenomen utan också av mänsklig påverkan på miljön. Förhastade beslut kan leda till oväntade resultat.

Varför är försvinnandet av ozonskiktet runt planeten farligt?

Solen är källan till värme och ljus för allt på planeten. Djur, växter och människor trivs tack vare dess livgivande strålar. Detta noterades av folket i den antika världen, som ansåg att solguden var den främsta idolen. Men stjärnan kan också bli orsaken till livets död på planeten.

Genom de ozonhål som bildas under påverkan av människans och naturens tandem kan solstrålning nå jorden och förbränna allt som en gång närdes. De skadliga konsekvenserna för människor är uppenbara. Forskare har funnit att om den skyddande gasen eller dess lager blir tunnare med en procent, kommer sju tusen fler cancerpatienter att dyka upp på jorden. Först och främst kommer människors hud att lida, och sedan andra organ.

Konsekvenserna av bildandet av ozonhål påverkar inte bara mänskligheten. Vegetationen lider, liksom faunan och invånarna i djuphavet. Deras massutrotning är en direkt följd av processer som sker i solen och i atmosfären.

Sätt att lösa problemet

Orsakerna till uppkomsten av ozonhål i atmosfären är olika, men kokas ner till ett väsentligt faktum: tanklös mänsklig aktivitet och nya tekniska lösningar. Freoner som kommer in i atmosfären och förstör dess skyddande skikt är en produkt av förbränning av olika kemikalier.

För att stoppa dessa processer krävs radikalt ny vetenskaplig utveckling som gör det möjligt att producera, driva, producera och flyga utan användning av kväve, fluor och brom, samt deras derivat.

Problemet är förknippat med ineffektiv produktion och jordbruksverksamhet. Det är dags att tänka:

  • om installation av behandlingsanläggningar på rökrör;
  • om att ersätta kemiska gödningsmedel med organiska;
  • om övergången av transporter till el.

Under de senaste sexton åren, sedan 2000, har en hel del gjorts. Forskare har uppnått fantastiska resultat: storleken på ozonhålet över Antarktis har minskat med ett område som är lika med Indiens territorium.

Konsekvenserna av en slarvig och ouppmärksam inställning till miljön gör sig redan påtagliga. För att inte förvärra situationen i ännu större utsträckning är det nödvändigt att ta itu med problemet på global nivå.

Detta enorma hål i jordens ozonskikt upptäcktes 1985, det dök upp över Antarktis. Den är mer än tusen kilometer i diameter och cirka nio miljoner kvadratkilometer i yta.

Varje år i augusti månad försvinner hålet och det händer som om denna enorma ozonklyfta aldrig funnits.

Ozonhål - definition

Ett ozonhål är en minskning eller fullständig frånvaro av ozonkoncentration i jordens ozonskikt. Enligt rapporten från Världsmeteorologiska organisationen och den allmänt accepterade teorin inom vetenskapen orsakas en betydande minskning av ozonskiktet av en ständigt ökande antropogen faktor - frisättningen av brom- och klorhaltiga freoner.

Det finns en annan hypotes, enligt vilken själva processen för bildandet av hål i ozonskiktet är naturlig och inte på något sätt kopplad till resultaten av den mänskliga civilisationens aktiviteter.

En kombination av faktorer orsakar en minskning av ozonkoncentrationen i atmosfären. En av de viktigaste är förstörelsen av ozonmolekyler under reaktioner med olika ämnen av naturligt och antropogent ursprung, såväl som frånvaron av solljus och strålning under polarvintern. Detta inkluderar den polära virveln, som är särskilt stabil och förhindrar penetration av ozon från de cirkumpolära breddgraderna, och de resulterande stratosfäriska polära molnen, vars yta partiklar fungerar som en katalysator för ozonnedbrytningsreaktionen.

Dessa faktorer är typiska för Antarktis, och i Arktis är polarvirveln mycket svagare på grund av att det inte finns någon kontinental yta där. Temperaturen här är något högre, till skillnad från Antarktis. Polära stratosfäriska moln är mindre vanliga i Arktis och tenderar att brytas upp tidigt på hösten.

Vad är ozon?

Ozon är ett giftigt ämne som är skadligt för människor. I små mängder har den en mycket behaglig lukt. För att vara säker på detta kan du ta en promenad i skogen under ett åskväder - då kommer du att njuta av den friska luften, men senare kommer du att må väldigt dåligt.

Under normala förhållanden finns det praktiskt taget inget ozon i botten av jordens atmosfär - detta ämne finns i stora mängder i stratosfären, börjar någonstans runt 11 kilometer över jorden och sträcker sig till 50-51 kilometer. Ozonskiktet ligger högst upp, det vill säga cirka 51 kilometer över jorden. Detta lager absorberar solens dödliga strålar och skyddar därigenom våra liv och inte bara våra.

Före upptäckten av ozonhål ansågs ozon vara ett ämne som förgiftar atmosfären. Man trodde att atmosfären var full av ozon och att det var detta som var huvudboven till "växthuseffekten", som något behövde göras med.

I nuet försöker mänskligheten tvärtom vidta åtgärder för att återställa ozonskiktet, eftersom ozonskiktet blir tunnare över hela jorden, och inte bara över Antarktis.

  • Vad är ozonhål?

    Det är ingen hemlighet att vår planet Jorden är unik i solsystemet, eftersom det är den enda planeten där det finns liv. Och livets ursprung på jorden var möjligt tack vare en speciell skyddande ozonboll, som täcker vår planet på en höjd av 20-50 km. Vad är ozon och varför behövs det? Ordet "ozon" i sig översätts från grekiska till "luktande", eftersom det är dess lukt som vi kan känna efter. Ozon är en blå gas som består av triatomära molekyler, i huvudsak ännu mer koncentrerat syre. Ozonets betydelse är enorm, eftersom det är det som skyddar jorden från de skadliga effekterna av ultravioletta strålar som kommer från solen. Tyvärr uppskattar vi människor inte vad som skapades av naturen (eller Gud) under miljarder år, och ett av resultaten av destruktiv mänsklig aktivitet var uppkomsten av ozonhål, som vi kommer att prata om i dagens artikel.

    Vad är ozonhål?

    Till att börja med, låt oss definiera själva begreppet "ozonhål" och vad det är. Faktum är att många av misstag föreställer sig ozonhålet som något slags hål i atmosfären på vår planet, en plats där ozonbollen är helt frånvarande. I själva verket är detta inte helt sant, det är inte så att det är helt frånvarande, det är bara att koncentrationen av ozon på platsen för ozonhålet är flera gånger lägre än den borde vara. Som ett resultat är det lättare för ultravioletta strålar att nå planetens yta och utöva sin destruktiva effekt just i områdena med ozonhål.

    Var finns ozonhålen?

    Tja, i det här fallet kommer den naturliga frågan att handla om platsen för ozonhålen. Det första ozonhålet i historien upptäcktes 1985 över Antarktis, enligt forskare, var diametern på detta ozonhål 1000 km. Dessutom har detta ozonhål ett mycket märkligt beteende: det dyker upp varje gång i augusti och försvinner i början av vintern, för att sedan dyka upp igen i augusti.

    Lite senare upptäcktes ytterligare ett ozonhål, om än av mindre storlek, över Arktis. Numera har många små ozonhål upptäckts på olika platser, men ozonhålet över Antarktis tar täten i sin storlek.

    Foto av ozonhålet över Antarktis.

    Hur bildas ozonhål?

    Faktum är att vid polerna, på grund av den låga temperaturen där, bildas stratosfäriska moln som innehåller iskristaller. När dessa moln kommer i kontakt med molekylärt klor som kommer in i atmosfären uppstår en hel serie klorgaser, vars resultat är förstörelsen av ozonmolekyler, vilket minskar mängden i atmosfären. Och som ett resultat bildas ett ozonhål.

    Orsaker till ozonhål

    Vad är orsakerna till ozonhål? Det finns flera orsaker till detta fenomen, och den viktigaste av dem är miljöföroreningar. Många fabriker, fabriker, rökgaskraftverk släpper ut i atmosfären, inklusive det olyckliga kloret, och det, som redan går in i kemiska reaktioner, gör en boom i atmosfären.

    Dessutom underlättades uppkomsten av ozonhål avsevärt av kärnvapenprov som utfördes under förra seklet. Under kärnkraftsexplosioner kommer kväveoxider in i atmosfären, som, i kemiska reaktioner med ozon, också förstör den.

    Flygplan som flyger i moln bidrar också till uppkomsten av ozonhål, eftersom var och en av deras flygningar åtföljs av utsläpp av samma kväveoxid i atmosfären, vilket är destruktivt för vår skyddande ozonboll.

    Konsekvenser av ozonhål

    Konsekvenserna av utvidgningen av ozonhål är förstås inte de mest rosa – på grund av ökad ultraviolett strålning kan antalet personer med hudcancer öka. Dessutom minskar en persons allmänna immunitet, vilket leder till många andra sjukdomar. Men inte bara människor kan drabbas av ökad ultraviolett strålning som passerar genom ozonhålet, utan också till exempel invånare i de övre lagren av havet: räkor, krabbor, alger. Varför är ozonhål farliga för dem? Alla samma problem med immunitet.

    Hur man hanterar ozonhål

    Forskare har föreslagit följande lösning på problemet med ozonhål:

    • Börja reglera utsläppet av ozonnedbrytande kemikalier i atmosfären.
    • Börja individuellt återställa mängden ozon på platsen för ozonhålen. För att göra detta på detta sätt, med hjälp av flygplan på en höjd av 12-30 km, spraya bitar av ozon i atmosfären. Nackdelen med denna metod är behovet av betydande ekonomiska kostnader, och tyvärr är det omöjligt att spruta en betydande mängd ozon i atmosfären samtidigt med modern teknik.

    Ozonhål, video

    Och avslutningsvis en intressant dokumentär om ozonhål.

  • Ozonhål - "barn" av stratosfäriska virvlar

    Även om det finns lite ozon i den moderna atmosfären - inte mer än en tremiljondel av de andra gaserna - är dess roll extremt stor: det fördröjer hård ultraviolett strålning (den kortvågiga delen av solspektrumet), som förstör proteiner och nukleinsyra syror. Dessutom är stratosfäriskt ozon en viktig klimatfaktor som avgör kortsiktiga och lokala väderförändringar.

    Hastigheten för ozonförstöringsreaktioner beror på katalysatorer, som kan vara antingen naturliga atmosfäriska oxider eller ämnen som släpps ut i atmosfären till följd av naturkatastrofer (till exempel kraftiga vulkanutbrott). Men under andra hälften av förra seklet upptäcktes det att ämnen av industriellt ursprung också kan fungera som katalysatorer för ozonförstöringsreaktioner, och mänskligheten blev allvarligt orolig...

    Ozon (O3) är en relativt sällsynt molekylär form av syre som består av tre atomer. Även om det finns lite ozon i den moderna atmosfären - inte mer än en tremiljondel av de andra gaserna - är dess roll extremt stor: det blockerar hård ultraviolett strålning (den kortvågiga delen av solspektrumet), som förstör proteiner och nukleinsyra syror. Därför, före tillkomsten av fotosyntesen - och följaktligen fritt syre och ozonskiktet i atmosfären - kunde liv bara existera i vatten.

    Dessutom är stratosfäriskt ozon en viktig klimatfaktor som avgör kortsiktiga och lokala väderförändringar. Genom att absorbera solstrålning och överföra energi till andra gaser värmer ozon upp stratosfären och reglerar därigenom naturen hos planetariska termiska och cirkulära processer i hela atmosfären.

    Under naturliga förhållanden bildas och sönderfaller instabila ozonmolekyler under påverkan av olika faktorer av levande och livlös natur, och under loppet av lång evolution har denna process nått en viss dynamisk jämvikt. Hastigheten för ozonförstöringsreaktioner beror på katalysatorer, som kan vara antingen naturliga atmosfäriska oxider eller ämnen som släpps ut i atmosfären till följd av naturkatastrofer (till exempel kraftiga vulkanutbrott).

    Men under andra hälften av förra seklet upptäcktes det att ämnen av industriellt ursprung också kan fungera som katalysatorer för ozonförstörande reaktioner, och mänskligheten var allvarligt orolig. Den allmänna opinionen var särskilt upphetsad över upptäckten av det så kallade ozonhålet över Antarktis.

    "Hål" över Antarktis

    En märkbar förlust av ozonskiktet över Antarktis - ozonhålet - upptäcktes först 1957, under det internationella geofysiska året. Hennes verkliga historia började 28 år senare med en artikel i majnumret av tidningen Natur, där det föreslogs att orsaken till den anomala fjädern TO minimum över Antarktis är industriell (inklusive freoner) atmosfärisk förorening (Farman et al., 1985).

    Man fann att ozonhålet över Antarktis vanligtvis dyker upp en gång vartannat år, varar ungefär tre månader och försvinner sedan. Det är inte ett genomgående hål, som det kan tyckas, utan en fördjupning, så det är mer korrekt att tala om "avhängning av ozonskiktet." Tyvärr var alla efterföljande studier av ozonhålet främst inriktade på att bevisa dess antropogena ursprung (Roan, 1989).

    EN MILLIMETER OZON Atmosfäriskt ozon är ett sfäriskt lager cirka 90 km tjockt över jordens yta, och ozonet i det är ojämnt fördelat. Det mesta av denna gas är koncentrerad på en höjd av 26–27 km i tropikerna, på en höjd av 20–21 km på de mellersta breddgraderna och på en höjd av 15–17 km i polarområdena.
    Totalt ozoninnehåll (TOC), det vill säga mängden ozon i atmosfärskolonnen vid en viss punkt, mäts genom absorption och emission av solstrålning. Den så kallade Dobson-enheten (D.U.) används som måttenhet, motsvarande tjockleken på skiktet av rent ozon vid normalt tryck (760 mm Hg) och temperatur 0 ° C. Hundra Dobson-enheter motsvarar tjockleken på ozonskiktet på 1 mm.
    Mängden ozon i atmosfären upplever dagliga, säsongsbetonade, årliga och långvariga fluktuationer. Med ett globalt genomsnitt TO på 290 DU varierar ozonskiktets tjocklek kraftigt - från 90 till 760 DU.
    Ozonhalten i atmosfären övervakas av ett världsomspännande nätverk av cirka etthundrafemtio markbaserade ozonometerstationer, mycket ojämnt fördelade över landområdet. Ett sådant nätverk är praktiskt taget oförmöget att upptäcka anomalier i den globala fördelningen av ozon, även om den linjära storleken på sådana anomalier når tusentals kilometer. Mer detaljerad information om ozon erhålls med hjälp av optisk utrustning installerad på konstgjorda jordsatelliter.
    Det bör noteras att en liten minskning av totalt ozon (TO) i sig inte är katastrofal, särskilt på medel- och höga breddgrader, eftersom moln och aerosoler också kan absorbera ultraviolett strålning. I centrala Sibirien, där antalet molniga dagar är högt, finns det till och med en brist på ultraviolett strålning (cirka 45% av den medicinska normen).

    Idag finns det olika hypoteser angående de kemiska och dynamiska mekanismerna för ozonhålsbildning. Men många kända fakta passar inte in i den kemiska antropogena teorin. Till exempel en ökning av ozonnivåerna i stratosfären i vissa geografiska regioner.

    Här är den mest "naiva" frågan: varför bildas ett hål på södra halvklotet, även om freoner produceras på norra, trots att det är okänt om det finns luftkommunikation mellan halvklotet vid denna tidpunkt?

    En märkbar förlust av ozonskiktet över Antarktis upptäcktes först 1957, och tre decennier senare lades skulden på industrin

    Ingen av de existerande teorierna är baserade på storskaliga detaljerade mätningar av TOC och studier av processer som sker i stratosfären. Det var möjligt att besvara frågan om graden av isolering av den polära stratosfären över Antarktis, liksom ett antal andra frågor relaterade till problemet med bildandet av ozonhål, endast med hjälp av en ny metod för att spåra luftflödet rörelser föreslagna av V. B. Kashkin (Kashkin, Sukhinin, 2001; Kashkin et al., 2002).

    Luftflöden i troposfären (upp till en höjd av 10 km) har spårats under lång tid genom att observera molnens translationella och roterande rörelser. Ozon är faktiskt också ett enormt "moln" över hela jordens yta, och genom förändringar i dess densitet kan vi bedöma luftmassornas rörelse över 10 km, precis som vi vet vindens riktning genom att titta på en molnig himmel på en molnig dag. För dessa ändamål bör ozondensiteten mätas vid rumsliga rutnätspunkter med ett visst tidsintervall, till exempel var 24:e timme. Genom att spåra hur ozonfältet har förändrats kan du uppskatta vinkeln för dess rotation per dag, rörelseriktningen och hastigheten.

    FÖRBUD MOT FREON - VEM VANN? 1973 upptäckte amerikanerna S. Rowland och M. Molina att kloratomer som frigörs från vissa flyktiga konstgjorda kemikalier under påverkan av solstrålning kan förstöra stratosfäriskt ozon. De tilldelade den ledande rollen i denna process till de så kallade freonerna (klorfluorkolväten), som vid den tiden användes flitigt i hushållskylskåp, luftkonditioneringsapparater, som drivgas i aerosoler etc. 1995, dessa forskare, tillsammans med P Crutzen tilldelades Nobelpriset i kemi för sin upptäckt.
    Restriktioner har lagts på produktion och användning av klorfluorkolväten och andra ozonnedbrytande ämnen. Montrealprotokollet om ämnen som bryter ned ozonskiktet, som kontrollerar 95 föreningar, är för närvarande undertecknat av mer än 180 stater. Den ryska federationens lag om miljöskydd har också en särskild artikel tillägnad
    skydd av jordens ozonskikt. Förbudet mot produktion och konsumtion av ozonnedbrytande ämnen fick allvarliga ekonomiska och politiska konsekvenser. Freoner har trots allt många fördelar: de är lågtoxiska jämfört med andra köldmedier, kemiskt stabila, icke brandfarliga och kompatibla med många material. Därför var ledare inom kemisk industri, särskilt i USA, initialt emot förbudet. Men senare anslöt sig DuPont-koncernen till förbudet och föreslog användning av klorfluorkolväten och hydrofluorkolväten som ett alternativ till freoner.
    I västländer har en "boom" börjat med att gamla kylskåp och luftkonditioneringsapparater ersätts med nya som inte innehåller ozonnedbrytande ämnen, även om sådana tekniska anordningar har lägre effektivitet, är mindre tillförlitliga, förbrukar mer energi och är också mer dyr. Företag som var först med att använda nya köldmedier gynnades och gjorde enorma vinster. Bara i USA uppgick förlusterna från förbudet mot klorfluorkolväten till tiotals, om inte mer, miljarder dollar. En uppfattning har framkommit att den så kallade ozonskyddspolitiken kunde ha inspirerats av ägarna till stora kemiföretag för att stärka deras monopolställning på världsmarknaden

    Med en ny metod studerades ozonskiktets dynamik år 2000, då ett rekordstort ozonhål observerades över Antarktis (Kashkin) et al. 2002). För att göra detta använde de satellitdata om ozondensitet över hela södra halvklotet, från ekvatorn till polen. Som ett resultat fann man att ozonhalten är minimal i mitten av tratten i den så kallade cirkumpolära virveln, som bildades ovanför polen, vilket vi kommer att diskutera i detalj nedan. Baserat på dessa data lades en hypotes fram om den naturliga mekanismen för bildandet av "ozonhål".

    Global dynamik i stratosfären: en hypotes

    Cirkumpolära virvlar bildas när stratosfäriska luftmassor rör sig i meridional och latitudinell riktning. Hur går det till? Vid den varma ekvatorn är stratosfären högre, och vid den kalla polen är den lägre. Luftströmmar (tillsammans med ozon) rullar ner från stratosfären som nedför en kulle, och rör sig snabbare och snabbare från ekvatorn till polen. Rörelse från väst till öst sker under inflytande av Coriolis-kraften i samband med jordens rotation. Som ett resultat verkar luftflöden vara lindade, som trådar på en spindel, på södra och norra halvklotet.

    Luftmassornas "spindel" roterar under hela året på båda halvkloten, men är mer uttalad i slutet av vintern och början av våren, eftersom stratosfärens höjd vid ekvatorn förblir nästan oförändrad under hela året, och vid polerna den är högre på sommaren och lägre på vintern, då det är särskilt kallt.

    Ozonskiktet på mellanbreddgrader skapas av ett kraftigt inflöde från ekvatorn, samt av fotokemiska reaktioner som sker in situ. Men ozon i polarområdet har sitt ursprung främst till ekvatorn och mellanbreddgraderna, och dess innehåll där är ganska lågt. Fotokemiska reaktioner vid polen, där solens strålar faller i låg vinkel, går långsamt och en betydande del av ozonet som kommer från ekvatorn lyckas förstöras på vägen.

    Baserat på satellitdata om ozondensitet antogs en naturlig mekanism för bildandet av ozonhål

    Men luftmassor rör sig inte alltid på detta sätt. Under de kallaste vintrarna, när stratosfären ovanför polen sjunker mycket lågt över jordens yta och "raset" blir särskilt brant, förändras situationen. De stratosfäriska strömmarna rullar ner så snabbt att effekten är bekant för alla som har sett vatten strömma genom ett hål i ett badkar. Efter att ha nått en viss hastighet börjar vattnet rotera snabbt och en karakteristisk tratt bildas runt hålet, skapad av centrifugalkraft.

    Något liknande händer i den globala dynamiken i stratosfäriska flöden. När stratosfäriska luftflöden får tillräckligt hög hastighet, börjar centrifugalkraften trycka bort dem från polen mot de mellersta breddgraderna. Som ett resultat rör sig luftmassor från ekvatorn och från polen mot varandra, vilket leder till bildandet av en snabbt roterande virvel "axel" i mitten av latitudområdet.

    Utbytet av luft mellan ekvatorial- och polarområdena upphör ozon från ekvatorn och från de mellersta breddgraderna till polen. Dessutom pressas det ozon som finns kvar vid polen, som i en centrifug, mot de mellersta breddgraderna av centrifugalkraft, eftersom det är tyngre än luft. Som ett resultat sjunker ozonkoncentrationen inuti tratten kraftigt - ett "ozonhål" bildas ovanför polen, och på de mellersta breddgraderna - ett område med högt ozoninnehåll som motsvarar "axeln" i den cirkumpolära virveln.

    På våren värms den antarktiska stratosfären upp och stiger högre - tratten försvinner. Luftkommunikation mellan medel och höga breddgrader återställs, och fotokemiska reaktioner av ozonbildning påskyndas. Ozonhålet håller på att försvinna inför ännu en särskilt kall vinter på Sydpolen.

    Vad finns i Arktis?

    Även om dynamiken i stratosfäriska flöden och följaktligen ozonskiktet på norra och södra halvklotet i allmänhet är likartade, dyker ozonhålet bara upp då och då över Sydpolen. Det finns inga ozonhål över Nordpolen eftersom vintrarna där är mildare och stratosfären aldrig sjunker tillräckligt lågt för att luftströmmar ska nå den hastighet som krävs för att bilda ett hål.

    Även om den cirkumpolära virveln även bildas på norra halvklotet, observeras inte ozonhål där på grund av mildare vintrar än på södra halvklotet

    Det finns en annan viktig skillnad. På södra halvklotet roterar den cirkumpolära virveln nästan dubbelt så snabbt som på norra halvklotet. Och detta är inte förvånande: Antarktis är omgivet av hav och det finns en cirkumpolär havsström runt den - i huvudsak roterar gigantiska massor av vatten och luft tillsammans. Bilden är annorlunda på norra halvklotet: på de mellersta breddgraderna finns kontinenter med bergskedjor, och friktionen av luftmassan på jordens yta tillåter inte den cirkumpolära virveln att få en tillräckligt hög hastighet.

    Men på de mellersta breddgraderna på norra halvklotet uppstår ibland små ozon-"hål" av ett annat ursprung. Var kommer de ifrån? Luftrörelsen i stratosfären på det bergiga norra halvklotet liknar rörelsen av vatten i en grund bäck med stenig botten, när många virvlar bildas på vattenytan. På norra halvklotets mellersta breddgrader spelas bottenytans topografis roll av temperaturskillnader vid gränserna för kontinenter och hav, bergskedjor och slätter.

    En kraftig förändring i temperaturen på jordens yta leder till bildandet av vertikala flöden i troposfären. Stratosfärvindar, som möter dessa flöden, skapar virvlar som kan rotera i båda riktningarna med lika stor sannolikhet. Inuti dem uppstår områden med låg ozonhalt, det vill säga ozonhål som är mycket mindre i storlek än vid Sydpolen. Och det bör noteras att sådana virvlar med olika rotationsriktningar upptäcktes vid första försöket.

    Således tillåter dynamiken i stratosfäriska luftflöden, som vi spårade genom att observera ozonmolnet, oss att ge en rimlig förklaring till mekanismen för bildandet av ozonhålet över Antarktis. Tydligen ägde liknande förändringar i ozonskiktet, orsakade av aerodynamiska fenomen i stratosfären, rum långt före människans tillkomst.

    Allt ovanstående betyder inte att freoner och andra gaser av industriellt ursprung inte har en destruktiv effekt på ozonskiktet. Men forskarna har ännu inte tagit reda på vad förhållandet mellan naturliga och antropogena faktorer är som påverkar bildandet av ozonhål. Det är oacceptabelt att dra förhastade slutsatser om sådana viktiga frågor.

    Den senaste tiden har tidningar och tidskrifter varit fulla av artiklar om ozonlagrets roll, där människor skräms av eventuella problem i framtiden. Du kan höra från forskare om kommande klimatförändringar, som kommer att påverka allt liv på jorden negativt. Kommer en potentiell fara som är långt borta från människor verkligen att förvandlas till sådana fruktansvärda händelser för alla jordbor? Vilka konsekvenser förväntar sig mänskligheten av förstörelsen av ozonskiktet?

    Ozonskiktets bildningsprocess och betydelse

    Ozon är ett derivat av syre. Medan de befinner sig i stratosfären utsätts syremolekyler kemiskt för ultraviolett strålning, varefter de bryts ner till fria atomer, som i sin tur har förmågan att kombineras med andra molekyler. Med denna interaktion av syremolekyler och atomer med tredje kroppar uppstår ett nytt ämne - det är så ozon bildas.

    Att vara i stratosfären påverkar jordens termiska regim och befolkningens hälsa. Som en planetarisk "väktare" absorberar ozon överflödig ultraviolett strålning. Men när det kommer in i den lägre atmosfären i stora mängder blir det ganska farligt för den mänskliga arten.

    En olycklig upptäckt av forskare - ett ozonhål över Antarktis

    Processen med utarmning av ozonskiktet har varit föremål för mycket debatt bland forskare runt om i världen sedan slutet av 60-talet. Under dessa år började miljöaktivister ta upp problemet med utsläpp av förbränningsprodukter till atmosfären i form av vattenånga och kväveoxider, som producerades av jetmotorer av raketer och flygplan. Oron har varit att kväveoxid som släpps ut från flygplan på 25 kilometers höjd, vilket är där jordens sköld bildas, kan förstöra ozon. 1985 registrerade British Antarctic Survey en 40% minskning av koncentrationen av ozon i atmosfären ovanför deras Hally Bay-bas.

    Efter de brittiska forskarna belyste många andra forskare detta problem. De lyckades skissera ett område med låga ozonnivåer redan utanför den södra kontinenten. På grund av detta började problemet med ozonhålbildning uppstå. Strax efter detta upptäcktes ytterligare ett ozonhål, denna gång i Arktis. Den var dock mindre i storlek, med ett ozonläckage på upp till 9 %.

    Baserat på resultaten av forskningen beräknade forskare att 1979-1990 minskade koncentrationen av denna gas i jordens atmosfär med cirka 5%.

    Utarmning av ozonskiktet: uppkomsten av ozonhål

    Tjockleken på ozonskiktet kan vara 3-4 mm, dess maximala värden är placerade vid polerna och dess minimivärden ligger längs ekvatorn. Den högsta koncentrationen av gas finns 25 kilometer i stratosfären ovanför Arktis. Täta lager finns ibland på höjder upp till 70 km, vanligtvis i tropikerna. Troposfären har inte mycket ozon eftersom den är mycket känslig för säsongsmässiga förändringar och olika typer av föroreningar.

    Så fort gaskoncentrationen minskar med en procent sker en omedelbar ökning av intensiteten av ultraviolett strålning över jordytan med 2 %. Inverkan av ultravioletta strålar på planetariska organiska ämnen jämförs med joniserande strålning.

    Utarmning av ozonskiktet kan orsaka katastrofer i samband med överdriven uppvärmning, ökade vindhastigheter och luftcirkulation, vilket kan leda till nya ökenområden och minska jordbrukets avkastning.

    Möte ozon i vardagen

    Ibland efter regn, särskilt på sommaren, blir luften ovanligt frisk och behaglig, och folk säger att det "luktar ozon". Detta är inte alls en bildlig formulering. Faktum är att en del av ozonet når de lägre skikten av atmosfären med luftströmmar. Denna typ av gas anses vara det så kallade fördelaktiga ozonet, vilket ger en känsla av extraordinär friskhet till atmosfären. Oftast observeras sådana fenomen efter åskväder.

    Men det finns också en mycket skadlig typ av ozon som är extremt farlig för människor. Det produceras av avgaser och industriella utsläpp, och när det utsätts för solens strålar går det in i en fotokemisk reaktion. Som ett resultat uppstår bildning av så kallat marknära ozon, vilket är extremt skadligt för människors hälsa.

    Ämnen som förstör ozonskiktet: effekten av freoner

    Forskare har bevisat att freoner, som används i massor för att ladda kylskåp och luftkonditioneringsapparater, såväl som många aerosolburkar, orsakar förstörelsen av ozonskiktet. Således visar det sig att nästan varje person har en hand i förstörelsen av ozonskiktet.

    Orsakerna till ozonhål är att freonmolekyler reagerar med ozonmolekyler. Solstrålning gör att freoner frigör klor. Som ett resultat spjälkar ozon, vilket resulterar i bildandet av atomärt och vanligt syre. På platser där sådana interaktioner förekommer uppstår problemet med ozonnedbrytning och ozonhål uppstår.

    Den största skadan på ozonskiktet orsakas förstås av industriella utsläpp, men hushållens användning av preparat som innehåller freon, på ett eller annat sätt, påverkar också förstörelsen av ozon.

    Skyddar ozonskiktet

    Efter att forskare dokumenterat att ozonskiktet fortfarande förstörs och ozonhål uppstår, började politikerna fundera på att bevara det. Samråd och möten har hållits runt om i världen i dessa frågor. Representanter för alla stater med välutvecklad industri deltog i dem.

    År 1985 antogs således konventionen för skydd av ozonskiktet. Representanter från 44 deltagande stater undertecknade detta dokument. Ett år senare undertecknades ett annat viktigt dokument, Montrealprotokollet. I enlighet med dess bestämmelser borde det ha skett en betydande begränsning av den globala produktionen och konsumtionen av ämnen som leder till ozonnedbrytning.

    Vissa stater var dock ovilliga att underkasta sig sådana restriktioner. Därefter bestämdes specifika kvoter för farliga utsläpp till atmosfären för varje stat.

    Skydd av ozonskiktet i Ryssland

    I enlighet med gällande rysk lagstiftning är det rättsliga skyddet av ozonskiktet ett av de viktigaste och mest prioriterade områdena. Lagstiftning relaterad till miljöskydd reglerar en lista över skyddsåtgärder som syftar till att skydda detta naturobjekt från olika typer av skador, föroreningar, förstörelse och utarmning. Således beskriver artikel 56 i lagstiftningen några aktiviteter relaterade till skyddet av planetens ozonskikt:

    • Organisationer för att övervaka effekten av ozonhålet;
    • Fortsatt kontroll över klimatförändringar;
    • Strikt efterlevnad av regelverket för skadliga utsläpp till atmosfären;
    • Reglera produktionen av kemiska föreningar som förstör ozonskiktet;
    • Tillämpning av påföljder och straff för brott mot lagen.

    Möjliga lösningar och första resultat

    Du bör veta att ozonhål inte är ett permanent fenomen. Med en minskning av mängden skadliga utsläpp till atmosfären börjar en gradvis åtstramning av ozonhålen - ozonmolekyler från närområdena aktiveras. Men samtidigt uppstår en annan riskfaktor - närliggande områden berövas en betydande mängd ozon, lagren blir tunnare.

    Forskare runt om i världen fortsätter att engagera sig i forskning och skräms av dystra slutsatser. De beräknade att om förekomsten av ozon minskade med bara 1 % i den övre atmosfären skulle det bli en ökning av hudcancer med upp till 3-6 %. Dessutom kommer en stor mängd ultravioletta strålar att påverka människors immunförsvar negativt. De kommer att bli mer sårbara för en mängd olika infektioner.

    Det är möjligt att detta faktiskt kan förklara det faktum att antalet maligna tumörer ökar på 2000-talet. Ökande nivåer av ultraviolett strålning påverkar också naturen negativt. Förstörelsen av celler i växter inträffar, mutationsprocessen börjar, som ett resultat av vilket mindre syre produceras.

    Kommer mänskligheten att klara de utmaningar som ligger framför oss?

    Enligt den senaste statistiken står mänskligheten inför en global katastrof. Men vetenskapen har också optimistiska rapporter. Efter antagandet av konventionen för skydd av ozonskiktet blev hela mänskligheten involverad i problemet med att bevara ozonskiktet. Efter utvecklingen av ett antal förbuds- och skyddsåtgärder stabiliserades situationen något. Således hävdar vissa forskare att om hela mänskligheten ägnar sig åt industriell produktion inom rimliga gränser kan problemet med ozonhål lösas framgångsrikt.

    Om du har några frågor, lämna dem i kommentarerna under artikeln. Vi eller våra besökare svarar gärna på dem