Ozon može biti dobar ili štetan, u zavisnosti od toga gde ga nalazite u atmosferi. Visoko u stratosferi, bezbojni gas štiti Zemlju od oštrih sunčevih ultraljubičastih zraka. Ali bliže zemlji, ozon je štetan zagađivač vazduha koji može izazvati hronične zdravstvene probleme, uključujući bol u grudima, otežano disanje i oštećenu funkciju pluća.
A negde između, u gornjoj troposferi – sloju atmosfere odmah ispod stratosfere, gde većina aviona krstari – ozon doprinosi zagrevanju planete kao moćan gas staklene bašte.
Postoje znaci da ozon nastavlja da raste u gornjoj troposferi uprkos naporima da se smanje njegovi izvori na površini u mnogim zemljama. Sada, naučnici sa MIT-a potvrđuju da je veći deo povećanja ozona u gornjoj troposferi verovatno posledica ljudi.
U radu objavljenom danas (2. avgusta) u časopisu Nauka o životnoj sredini i tehnologija, tim izveštava da su otkrili jasan signal ljudskog uticaja na trendove ozona u gornjoj troposferi u 17-godišnjem satelitskom zapisu počevši od 2005. godine.
„Potvrđujemo da postoji jasan i rastući trend ozona u gornjoj troposferi u severnim srednjim geografskim širinama zbog ljudskih bića, a ne zbog klimatske buke“, kaže vodeći autor studije Ksiniuan Iu, diplomirani student MIT-ovog Odeljenja za Zemljine, atmosferske i planetarne nauke (EAPS).
„Sada možemo više da se bavimo detektivskim radom i pokušamo da razumemo koje specifične ljudske aktivnosti dovode do ovog trenda ozona“, dodaje koautorka Arlin Fiore, profesorka Peter H. Stone i Paola Malanotte Stone u oblasti nauke o Zemlji, atmosferi i planeti.
Autori studije MIT-a su Sebastian Eastham i Kindan Zhu, zajedno sa Bendžaminom Santerom sa Univerziteta Kalifornije u Los Anđelesu, Gustavo Correa sa Univerziteta Kolumbija, Jean-Francois Lamarkue iz Nacionalnog centra za istraživanje atmosfere i Jerald Zimeke iz NASA Goddard Space Flight Centar.
Razumevanje uzroka i uticaja ozona je izazovna vežba. Ozon se ne emituje direktno, već je proizvod „prekursora“ — početnih sastojaka, kao što su oksidi azota i isparljiva organska jedinjenja (VOC), koji reaguju u prisustvu sunčeve svetlosti i formiraju ozon. Ovi prekursori nastaju iz izduvnih gasova vozila, elektrana, hemijskih rastvarača, industrijskih procesa, emisija iz aviona i drugih aktivnosti izazvanih ljudima.
Da li i koliko dugo ozon ostaje u atmosferi zavisi od spleta varijabli, uključujući vrstu i obim ljudskih aktivnosti u datoj oblasti, kao i prirodnu varijabilnost klime. Na primer, jaka godina El Ninja mogla bi da podstakne cirkulaciju atmosfere na način koji utiče na koncentraciju ozona, bez obzira na to koliko ozona ljudi doprinose atmosferi te godine.
Posebno je teško razdvojiti uzroke trenda ozona izazvanih ljudskim i klimatskim faktorima, posebno u gornjoj troposferi. Stvari komplikuje činjenica da je u nižoj troposferi – najnižem sloju atmosfere, najbližem nivou zemlje – ozon prestao da raste, a čak je i opao u nekim regionima na severnim srednjim geografskim širinama u poslednjih nekoliko decenija. Ovo smanjenje ozona u nižim troposferama je uglavnom rezultat napora u Severnoj Americi i Evropi da se smanje industrijski izvori zagađenja vazduha.
„Blizu površine, primećeno je da se ozon smanjuje u nekim regionima, a njegove varijacije su bliže povezane sa ljudskim emisijama“, primećuje Ju. „U gornjoj troposferi, trendovi ozona su slabije praćeni, ali izgleda da se odvajaju od onih blizu površine, a na ozon lakše utiče klimatska varijabilnost. Dakle, ne znamo da li je i koliko od tog povećanja uočenog ozon u gornjoj troposferi se pripisuje ljudima“.
Ju i Fiore su se pitali da li bi ljudski „otisak prsta“ u nivoima ozona, uzrokovan direktno ljudskim aktivnostima, mogao biti dovoljno jak da se može otkriti u satelitskim posmatranjima u gornjoj troposferi. Da bi videli takav signal, istraživači bi prvo morali da znaju šta da traže.
Za ovo su tražili simulacije Zemljine klime i atmosferske hemije. Prateći pristupe razvijene u nauci o klimi, zaključili su da ako bi mogli da simuliraju brojne moguće klimatske varijacije u poslednjih nekoliko decenija, sve sa identičnim ljudskim izvorima emisije prekursora ozona, ali svaki počinje sa malo drugačijim klimatskim uslovima, onda bi bilo kakve razlike između ovi scenariji bi trebalo da budu posledica klimatske buke.
Na osnovu zaključka, svaki uobičajeni signal koji se pojavio prilikom usrednjavanja na simuliranim scenarijima trebalo bi da bude uzrokovan uzrocima koje pokreće čovek. Takav signal bi, dakle, bio „otisak prsta“ koji otkriva ozon izazvan ljudima, koji bi tim mogao da potraži u stvarnim satelitskim posmatranjima.
Imajući na umu ovu strategiju, tim je vodio simulacije koristeći najsavremeniji hemijski klimatski model. Oni su vodili više klimatskih scenarija, svaki počevši od 1950. godine do 2014. godine.
Iz svojih simulacija, tim je video jasan i uobičajen signal u svim scenarijima, koji su identifikovali kao ljudski otisak prsta. Zatim su pogledali proizvode troposferskog ozona izvedene iz više instrumenata na NASA-inom satelitu Aura.
„Iskreno, mislio sam da će satelitski podaci biti previše bučni“, priznaje Fiore. „Nisam očekivao da će obrazac biti dovoljno robustan.“
Ali satelitska posmatranja koja su koristili dala su im dovoljno dobar snimak. Tim je pregledao podatke o ozonu gornje troposfere izvedene iz satelitskih proizvoda, od 2005. do 2021. godine, i otkrio da su, zaista, mogli da vide signal ozona izazvanog ljudima koji su predvidele njihove simulacije.
Signal je posebno izražen u Aziji, gde je industrijska aktivnost značajno porasla poslednjih decenija i gde obilna sunčeva svetlost i česti vremenski događaji podižu zagađenje, uključujući ozon i njegove prekursore, u gornju troposferu.
Ju i Fiore sada traže da identifikuju specifične ljudske aktivnosti koje dovode do povećanja ozona u gornjoj troposferi.
„Odakle dolazi ovaj rastući trend? Da li je to emisija blizu površine od sagorevanja fosilnih goriva u motorima vozila i elektranama? Da li su to letelice koje lete u gornjoj troposferi? Da li je to uticaj požara u divljini? Ili neka kombinacija od svega navedenog?“ pita Fiore. „Mogućnost odvajanja uticaja izazvanih ljudima od prirodnih klimatskih varijacija može pomoći da se informišu strategije za rešavanje klimatskih promena i zagađenja vazduha.“
