научная статья по теме ЧТО ПРОИСХОДИТ С ОЗОНОВЫМ СЛОЕМ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ? Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук

Текст научной статьи на тему «ЧТО ПРОИСХОДИТ С ОЗОНОВЫМ СЛОЕМ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ?»

ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 83, № 4, с. 354-358

НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ

Б01: 10.7868/80869587313040269

ЧТО ПРОИСХОДИТ С ОЗОНОВЫМ СЛОЕМ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ?

Исследования атмосферного озона, начатые в 30-х годах XX в. и продолжающиеся поныне, необходимы вследствие его чрезвычайно важного значения для земной биосферы и климатической системы.

Озон относится к малым газовым примесям атмосферы. Толщина озонового слоя, приведённого к нормальному давлению, составила бы всего около 3 мм (или около 300 единиц Добсона), в то время как высота однородной атмосферы — порядка 8 км, а общая масса озона — лишь около 0.64 х 10-6 от массы всей атмосферы. Поглощая коротковолновое солнечное излучение, озон защищает земную биосферу от опасной ультрафиолетовой солнечной радиации и участвует в нагревании стратосферы. Поглощая уходящую от Земли длинноволновую радиацию, озон участвует в парниковом эффекте в тропосфере. Основная масса озона находится в стратосфере. Максимум его концентрации обычно сосредоточен на высотах 15—25 км, в зависимости от широты и сезона, а пространственное распределение и изменение во времени определяются фотохимическими и динамическими процессами в атмосфере.

Большое внимание учёных и общественности к проблемам озонового слоя в течение двух последних десятилетий вызвано разрушением озона в весенние сезоны в нижней стратосфере над Антарктикой, образованием так называемой "озоновой дыры". В отдельные годы последнего десятилетия отмечены случаи значительного уменьшения содержания озона и в стратосфере Арктики. Рекордное сокращение содержания стратосферного озона над Арктикой, сопоставимое с разрушением озона в области антарктической озоновой дыры, произошло весной 2011 г. Очевидно, что необходимо продолжать изучение динамических и химических процессов, влияющих на озоновый слой, и совершенствовать его мониторинг.

В 1948 г. Международным союзом геодезии и геофизики учреждена Международная озонная комиссия (МОК), призванная оказывать помощь в организации и координации озонных исследований в мире, включая развитие наземных и спутниковых методов наблюдения, изучение химических и динамических процессов, влияющих на озоновый слой. Члены МОК (их число ограниче-

но 30, выборный срок составляет 4 года с возможностью его однократного продления) — это ведущие учёные в области исследования атмосферного озона из разных стран. Первым президентом комиссии был Гордон Добсон — выдающийся британский учёный, именем которого назван один из основных приборов для измерения общего содержания озона в атмосфере -спектрофотометр Добсона. Членами МОК были выдающиеся учёные в области атмосферной динамики и химии, в том числе лауреаты Нобелевской премии по химии мексиканский учёный Марио Молина и голландский учёный Пауль Крутцен (совместно с профессором из США Шервудом Роуландом). Их исследования механизмов разрушения озона в полярной стратосфере сыграли важную роль в подготовке Монреальского протокола, который, совместно с принятыми позже дополнениями к нему, привёл к ограничению выбросов в атмосферу озоноразрушающих веществ - хлорфторугле-родов. Монреальский протокол был принят в 1995 г. и к настоящему времени подписан 190 странами мира, в том числе и Российской Федерацией. В состав МОК в разные годы, начиная с 1980 г., входили ведущие российские учёные в названной области: А.Х. Хргиан (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова), С.П. Перов, В.У. Хаттатов, В.М. Дорохов (Центральная аэрологическая обсерватория Росгидромета), Н.Ф. Еланский (Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН). В 2012 г. членом МОК от нашей страны избран А.Н. Груздев (Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН).

В августе 2012 г. в канадском городе Торонто завершился проходящий раз в четыре года Озонный симпозиум. В нём участвовали более 300 учёных из 30 стран, в том числе 6 из России. Наибольшее внимание участников привлекли следующие вопросы:

♦ подтверждают ли результаты мониторинга в последние годы начало восстановления озонового слоя вследствие сокращения содержания озо-норазрушающих веществ в атмосфере?

♦ каковы причины рекордного по своей интенсивности истощения озонового слоя в стратосфере Арктики весной 2011 г.?

♦ каково взаимное влияние предполагаемого в ближайшие десятилетия восстановления озонового слоя и изменения климата?

Действующий президент Международной озонной комиссии профессор Афинского университета (Греция) Х. Зерефос подчеркнул, что Монреальский протокол не решил полностью проблему озонового слоя. Факт его разрушения над Сибирью (в Арктике) весной 2011 г. показал, что оставаться спокойными нельзя, так как проблема ещё не решена. Учёные должны тщательно следить за состоянием озонового слоя и уровнем опасной для человека и биосферы ультрафиолетовой радиации.

В настоящее время очевидно, что влияющие на озон химические процессы сложнее, чем считалось ранее. Долговременные изменения озонового слоя не только в полярных регионах, но и над тропиками становятся всё более актуальной проблемой исследований. Важно продолжать следить за общим содержанием и вертикальным распределением озонового слоя, его состоянием в тропосфере и стратосфере, за влияющими на озон химическими процессами. Важна роль современных моделей, учитывающих эти процессы, а также взаимосвязь изменения климата и озонового слоя. Специалисты нуждаются в данных о динамике уровня опасной части ультрафиолетовой радиации (УФ-В) на поверхности Земли. Последние модельные исследования показывают, что возвращение уровня УФ-В радиации к нормальным значениям предполагается к середине текущего столетия.

В целом, считает президент МОК, в стратосфере наблюдаются признаки восстановления озонового слоя, хотя озон по-прежнему разрушается в весенний период над Антарктикой и в Арктике, где этот процесс даже усиливается вследствие глобального потепления в нижней атмосфере, сопровождаемого понижением температуры стратосферы. Из-за этого восстановление озона замедляется. Химические заменители озоноразрушаю-щих соединений также являются парниковыми газами, они вносят дополнительный вклад в изменение климата. В тропосфере ситуация немного улучшилась, за исключением регионов Юго-Восточной Азии, где наблюдается сильное загрязнение атмосферного воздуха над мегаполисами.

Президент МОК отметил также, что изменение климата приводит к потеплению в тропосфере, но в то же время к понижению температуры в стратосфере, что, в свою очередь, делает состояние озонового слоя в полярных регионах более уязвимым вследствие сохранения в атмосфере озоноразрушающих веществ. Таким образом, не только изменение климата влияет на озоновый слой, но и озон влияет на климат. Последние исследования показывают, что значительные изме-

нения озонового слоя могут воздействовать на климат в нижних слоях атмосферы Земли.

В заключение Х. Зерефос сказал, что работы российских исследователей в последние десятилетия входили в число передовых. Деятельность российской сети мониторинга озонового слоя имеет чрезвычайно важное значение, так как значительная часть полярного региона является российской территорией.

Большое внимание в выступлениях участников Озонного симпозиума уделялось исследованию озонового слоя в полярных областях; на четырёх специальных сессиях этому вопросу было посвящено 57 докладов, при этом наибольший интерес вызвали исследования озоновой дыры в Арктике, которая, как показал зимний сезон 2010/11 г., по ряду своих параметров стала сравнимой с озоновой дырой в Антарктике. Так, немецкий исследователь М. Рекс сообщил, что зимой 2010/11 г. в нижней стратосфере Арктики наблюдался чрезвычайно стабильный и холодный полярный вихрь, в результате чего в начале апреля 2011 г. потери озона на высотах 18—20 км превысили 80%. При этом минимальная концентрация озона составила 0.5 миллионных долей, что ниже соответствующих значений в Антарктиде в 1985 г., когда разрушение озонового слоя было одним из самых значительных за последние более чем 20 лет.

В ряде сообщений, в частности, в докладе французского учёного Ж. Поммеро, были представлены результаты анализа химического состава нижней стратосферы Арктики, объясняющие образование озоновой дыры весной 2011 г. В докладе М. Вебера (Германия) возникновение рекордной арктической озоновой дыры весной 2011 г. связывается с эволюцией волновой активности до и во время полярного вихря, которая привела к ослаблению циркуляции Брюера-Доб-сона, что уменьшило перенос озона и температуру нижней полярной стратосферы.

Рассматривались различные пути влияния изменения климата на арктическую озоновую дыру. Обсуждались также вопросы влияния на неё парниковых газов, оценка скорости разрушения озона на основе баллонных измерений, температура образования полярных стратосферных облаков в Арктике и Антарктике, распределение озона на границе полярного вихря, наименьшие концентрации озона в антарктической озоновой дыре и его восстановление.

Интересными были и сообщения по общим вопросам атмосферной химии, в частности, следует отметить ещё один доклад М. Рекса, в котором обсуждались последствия существенно пониженной концентрации радикалов ОН в тропической тропосфере западной части Тихого океана, увеличивающей возможность проникно-

вения короткоживущих биогенных веществ и SO2 в стратосферу.

В ряде сообщений подчёркивалась важность изучения динамических процессов в стратосфере, в частности, зимних внезапных стратосферных потеплений (ВСП), которые в значительной степени определяют интенсивность разрушения озона в полярных регионах. ВСП, возникающие в результате взаимодействия распространяющихся из тропосферы в стратосферу планетарных волн с зональной циркуляцией, могут приводить к замедлению, а в некоторых случаях к изменению направления зонального ветра и увеличению температуры полярной стратосферы на десятки градусов в течение нескольких дней. В результате наиболее сильных (мажорных, или главных) ВСП стратосферный полярный вихрь может значительно ослабнуть или даже разделиться на две части. Значительный рост температуры в ходе ВСП приводит к уменьшению объёма полярных стратосф

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком