Весной 2020 года над Арктикой зафиксировали рекордное для региона истощение озона. На отдельных участках общее содержание опускалось ниже 220 единиц Добсона — значения, используемого как операционный порог при описании антарктической озоновой дыры. Это был исключительный арктический эпизод, но не первая потеря озона в истории наблюдений.
Как разрушается озон в полярной стратосфере
Для сильного разрушения должны одновременно сложиться химические и метеорологические условия. Первое — очень низкая температура в стратосфере. Примерно при −78 °C и ниже на высотах около 15–25 километров формируются полярные стратосферные облака. На поверхности их частиц соединения хлора переходят в химически активные формы.
Второе условие — устойчивый полярный вихрь, кольцо сильных западных ветров. Он изолирует холодный воздух над полюсом и затрудняет приток более тёплых воздушных масс из средних широт.
Третье — возвращение солнечного света после полярной ночи. Свет запускает каталитические реакции с участием хлора и брома, в которых одна активная частица может последовательно разрушить множество молекул озона.
Весной 2020 года арктический вихрь оказался необычно сильным и устойчивым, а стратосфера долго сохраняла низкую температуру. Содержание озона в марте местами падало примерно до 205 единиц Добсона. Крупный эпизод наблюдался и в 2011 году, однако сочетание условий 2020-го привело к новому региональному рекорду.
Почему над Арктикой это происходит нерегулярно
Антарктическая стратосфера зимой устойчиво изолирована и охлаждается глубже и дольше. Поэтому весенняя озоновая дыра там возникает сезонно. Арктический вихрь обычно слабее и сильнее подвержен планетарным волнам — крупномасштабным атмосферным возмущениям, которые приносят тепло и могут разрушить вихрь.
Если арктическая стратосфера прогревается достаточно рано, полярные облака исчезают и период активного разрушения сокращается. Если вихрь остаётся холодным до весны, риск потерь возрастает. Поэтому один рекордный год нельзя объявлять новой ежегодной нормой или объяснять только изменением температуры у поверхности Земли.
Метеорология определяет масштаб конкретного эпизода, но разрушение было бы намного слабее без накопленных в атмосфере соединений хлора и брома. Эти две части объяснения не противоречат друг другу: вещества создают химическую возможность, а холодный устойчивый вихрь позволяет ей реализоваться.
Откуда берутся хлор и бром
Основные антропогенные источники — хлорфторуглероды, галоны и другие озоноразрушающие вещества, прежде применявшиеся в холодильной технике, аэрозолях, пеноматериалах и системах пожаротушения. У поверхности многие из них химически устойчивы, поэтому успевают подняться в стратосферу. Там ультрафиолет высвобождает активные соединения хлора и брома.
Монреальский протокол 1987 года установил поэтапное прекращение производства и потребления регулируемых веществ. Говорить, что всё их производство одномоментно прекратилось, неправильно: действовали графики вывода, исключения и разные сроки для стран. Кроме того, старое оборудование и запасы продолжают содержать вещества, которые могут попасть в атмосферу.
Долгое время жизни означает, что уже выпущенные соединения сохраняются десятилетиями. Поэтому восстановление озонового слоя запаздывает по отношению к принятым мерам. Мониторинг также нужен для выявления незаявленных или возобновившихся выбросов.
Когда ожидается восстановление
В научной оценке ВМО и ЮНЕП 2022 года сроки сравнивают с уровнем 1980 года. При сохранении действующей политики озоновый слой должен вернуться к нему примерно к 2040 году для большей части мира, около 2045 года над Арктикой и приблизительно к 2066 году над Антарктидой.
Эти даты — модельные оценки, а не обещание равномерного улучшения каждый год. Извержения вулканов, крупные пожары, особенности циркуляции и новые выбросы могут временно изменить состав стратосферы. Отдельная холодная зима способна вызвать серьёзные потери даже на фоне долгосрочного восстановления.
Кигалийская поправка к Монреальскому протоколу регулирует гидрофторуглероды прежде всего из-за их влияния на климат. Они не являются основными классическими разрушителями озона, но их поэтапное сокращение помогает ограничивать потепление, которое тоже связано со сложными изменениями атмосферы.
Чем опасно временное истощение
Озоновый слой поглощает значительную часть биологически опасного ультрафиолета. При снижении содержания озона поток УФ-излучения у поверхности может временно вырасти. Для людей это означает больший риск повреждения кожи и глаз, а для экосистем — дополнительную нагрузку на растения и планктон.
Фактический уровень ультрафиолета зависит также от облачности, снега, высоты Солнца и местного содержания озона. Поэтому региональное истощение не следует переводить в одинаковый риск для всех широт и дней. Практическим ориентиром остаётся местный УФ-индекс.
Наземные станции, озонозонды и спутниковые приборы дополняют друг друга. Глобальная служба атмосферы ВМО и Служба мониторинга атмосферы Copernicus используют такие данные для отслеживания вихря, содержания озона и переноса истощённых воздушных масс.
Читайте также: Как истощение озонового слоя влияет на Землю
Рекорд 2020 года показал, что Арктика остаётся уязвимой при редком сочетании устойчивого вихря и сильного холода. Одновременно долгосрочный прогноз подтверждает пользу Монреальского протокола. Восстановление идёт медленно, а потому требует продолжения контроля выбросов и наблюдений за полярной стратосферой.