Rupe u ozonskom omotaču Zemlje iznad polarnih regiona, gde je nivo ozona u stratosferi značajno osiromašen, bile su preovlađujuća karakteristika vesti o klimatskim promenama poslednjih decenija. Hlorofluorougljenici (CFC) antropogenog porekla su primarni uzrok, koji se oslobađaju iz predmeta za domaćinstvo kao što su rashladne tečnosti u frižiderima, klima-uređaji i sprejevi. Ograničavanje njihove upotrebe je bilo i ostaje najvažnije za oporavak ozonskih rupa jer imaju višedecenijski životni vek u atmosferi.
Politike za rješavanje problema uništavanja ozona, kao što je međunarodni sporazum Montrealskog protokola iz 1987. godine, imaju za cilj da zaustave proizvodnju i potrošnju supstanci koje oštećuju ozonski omotač kako bi se ove ozonske rupe zacijelile do 2045. i 2066. nad Arktikom i Antarktikom. Kao takvi, od početka 2000. godine, nivoi neorganskog hlora i broma u stratosferi koji oštećuju ozonski omotač na Arktiku su opali, iako prilično sporo.
Usred ove sumorne prognoze, istraživanje objavljeno u Geophisical Research Letters nagovestilo je svetliju budućnost koja dolazi. Dr Pol Njuman, glavni naučnik za naučnike o Zemlji u NASA-inom centru za svemirske letove Godard, i njegove kolege su identifikovali mart 2024. kao mesec sa rekordnim nivoom arktičkog ozona od 1970-ih, nakon perioda ukupnog povećanja od zime 2023. do 2024. godine.
Iznadprosečni nivoi ozona su nastavili da opstaju do septembra 2024. Ovo je značajno jer je ranije proleće bilo povezano sa oštećenjem ozona kada su visoki nivoi CFC-a bili koincidentni sa velikim, hladnim, rotirajućim meteorološkim sistemima niskog pritiska, poznatim kao polarni vrtlozi.
Istraživački tim ističe značaj ovog istraživanja kao preliminarnog dokaza da nivoi CFC-a sada opadaju, kako bi se omogućilo ozonskom omotaču da počne svoj dugotrajni oporavak. Dr Njuman je rekao: „Ozon je prirodno sredstvo za zaštitu od sunca na Zemlji. Povećani nivo ozona je pozitivna priča, jer je dobar za životnu sredinu i ohrabrujuće vesti da globalni sporazum Montrealskog protokola daje pozitivne rezultate.“
Da bi istražili ovu promenu, dr Njuman i kolege su istraživali meteorološke i satelitske ultraljubičaste podatke o povratnom rasejanju kako bi posmatrali ukupni ozon u stubu (ukupna količina ozona od Zemljine površine do vrha određenog stuba atmosfere) od 1979. godine.
Prosek ozona u martu 2024. dostigao je maksimum od 477 Dobsonovih jedinica (DU), što je 6 DU više od prethodnog rekorda u martu 1979. i 60 DU više od proseka za period istraživanja (1979. do 2023.). Dnevni rekordni nivoi za Arktik zabeleženi su otprilike pola meseca, a 20. marta je zabeležen maksimum od 499 DU.
Otkrili su da je najniži deo stratosfere (10-20 km iznad Zemljine površine) imao rekordno visoke temperature tokom 23 dana u mesecu, što se poklapa sa ovim povišenim nivoima ozona zbog toplijih vremenskih sistema koji se kreću od donje troposfere u stratosferu.
Ovo je u suprotnosti sa poznatim događajima ekstremnog oštećenja ozonskog omotača 1997, 2011. i 2020. godine, koji su se desili tokom perioda produženih polarnih vrtloga.
Uzročni mehanizam za ove anomalne temperature i nivoe ozona u martu 2024. pripisuje se pojačanim zimskim vrtložnim toplotnim tokovima iz atmosferskih Rossbi talasa. Ovi talasi se kreću u stratosferu i izazivaju kretanje naniže u polarnim regionima, što dovodi do toplijih polarnih temperatura.
Talasi takođe usporavaju stratosferski polarni noćni mlaz (polarni vrtlog) oko Arktika, što dovodi do toga da se vazduh iz srednjih geografskih širina približava polu, prenoseći više ozona u region nego što je normalno.
„Arktički ozon se kontroliše direktnim uništavanjem ozona jedinjenjima hlora i broma i transportom ozona“, objašnjava dr Njuman.
„U prvom scenariju, temperature su bile previše tople za mnogo iscrpljivanja. U drugom slučaju, talasi koji se šire u stratosferu iz troposfere pomeraju ozon u Arktik, zagrevaju polarni region i usporavaju polarni vrtlog. El Ninjo događaji i Sibirski snežni pokrivač je ispitan kao kontrolni proces za transport ozona, ali izgleda da nema veći uticaj.
„Izgleda da je transport jači od normalnog uzrokovan nasumičnom vremenskom godinom sa značajnim širenjem Rossbi talasa u stratosferu. Verovatno je da su opadajući nivoi supstanci koje oštećuju kiseonik i rastući nivoi ugljen-dioksida pomogli da se ozon na Arktiku dodatno podigne na rekord nivo.“
S obzirom na to da se i dalje predviđa da će se nivoi ugljen-dioksida povećati u godinama koje dolaze, dr Njuman navodi da je „velika verovatnoća“ da će se još ovih rekordnih događaja ozona nastaviti dešavati.
„Veruje se da klimatske promene utiču na snagu i stabilnost stratosferskog polarnog vrtloga. Na primer, promene površinske temperature i pritiska koje su rezultat gubitka morskog leda mogu povećati generisanje Rosbijevih talasa, što rezultira slabijim i nestabilnim polarnim vrtlogom.
„Osim toga, očekuje se da će globalni ozon polako rasti zbog Montrealskog protokola. Kombinacija ova dva faktora stvoriće povoljne uslove za veće vrednosti polarnog ozona.“
Dok Artik i Antarktik u celini reaguju slično na efekat Rosbijevih talasa, oni na Arktiku su mnogo jači i stoga su nivoi ozona viši nego na južnoj hemisferi, gde su ozonske rupe izraženije.
„Arktik ima mnogo jači izvor Rosbijevih talasa koji se šire prema gore u stratosferu (kvantificirano jačim vrtložnim toplotnim fluksom). Dakle, Arktik je topliji, ima slabiji vrtlog i mnogo više ozona. Zato što Antarktik ima veoma hladno vrtlog koji može da sadrži reaktivni hlor, svake godine imamo duboke ozonske rupe“, navodi dr Njuman.
Koristeći ovaj uvid, kombinovani modeli hemije i klime predviđaju povećanje arktičkog ozona za 10–30 DU od 2000. do 2025. godine, kao rezultat smanjenih supstanci koje oštećuju ozonski omotač u atmosferi i povišenih nivoa gasova staklene bašte.
Štaviše, izračunavanjem ultraljubičastog (UV) indeksa za vedro nebo u podne na osnovu ovih podataka, nivoi ozona na Arktiku 2024. prikazuju više UV zračenja, što dovodi do smanjenja UV indeksa za 5% u poređenju sa prosekom u intervalu istraživanja od 1979. do 2023. .
Na kraju krajeva, oporavak ozona je najvažniji za zaštitu života na Zemlji, inače povećano dolazno UV zračenje iz svemira može imati mnoštvo posledica, od smanjenja rasta biljaka (utičući na ‘pluća Zemlje’ i snabdevanje poljoprivrednom hranom) i narušavanja morskih lanaca ishrane. uticajem na rast ili primarne proizvođače, do povećane incidencije raka kože i poremećaja imunodeficijencije kod ljudi.
Sada postoji nada da će jednog dana ove ozonske rupe zarasti.
