В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Особо следует остановиться на режиме озона в Арктике. Известно, что отличие мощной озоновой дыры над Антарктидой от слабовыраженных подобных локальных дыр над Арктикой объясняется прежде всего существенно более низкой температурой стратосферы над Антарктидой, способствующей появлению там на высотах 12-30 км так называемых еполярных стратосферных облаков». Эти облака двояким образом способствуют стоку озона.
Во-лервых, нейтральные к озону соединения хлора превращаются па поверхности частиц облака в активный хлор, разрушающий молекулы озона. Во-вторых, на поверхность частиц ПСО стекает часть молекул окиси азота, конкурирующих с озоном в реакциях с активных хлором, способствуя тем самым общему стоку озона. Наблюдаемое похолодание стратосферы Арктики и повышение влажности в ней может способствовать увеличению площади и объема Арктических ПСО.
Сравнительные оценки режимов озонового слоя и ПСО над Арктикой и Антарктикой по данным ВАНЯ (Вррег А1шоврпеге Кевеагсп Яа1е!!е1е) позволили сделать вывод, что при похолодании стратосферы Арктики на 3 4'С 1"л. 19. Загрязнении природной среды условия над Арктикой приблизятся к условиям над Антарктикой. Это может привести к драматическим последствиям для Северного полушария, где в высоких широтах обитает гораздо больше людей, чем в высоких широтах Южного полушария.
В этой сложной иерархии причинно-следственных связей (неизбежно включающих через термодинамику и вопросы общей циркуляции) из-за наличия зависящих от условий и времени обратных связей может меняться как величина, так и направление возможных изменений в режиме озона. Рассмотрим теперь доводы некоторых исследователей, которые считают, что антарктическая озоновая дыра возникает в основном в результате процессов изменения атмосферной циркуляции, .периодического роста солнечной активности и космического излучения. Некоторые предсзивители этой точки зрения считают [65)., что исключительно антропогенный характер происхождения антарктической озоновой дыры не доказан, и пока это только научная гипотеза.
Однако на основе этой научной гипотезы на межправительственном уровне был принят ряд соглашений, регламентирующих производство веществ., обладающих способностью воздействовать на озон. В пользу природного происхождения озоновых аномалий высказывались следующие соображения: 1) наблюдаемые изменения озонового слоя часто хорошо согласованы с вариацией метеорологических параметров климатообразующих центров, например, влияние Азорского антициклона на режим озона над Россией; 2) сильная незональность озоновых аномалий; 3) вертикальное распределение дефицита озона согласуется с атмосферно-динамическим механизмом формирования озоновых аномалий.
Механизм возникновения озоновых аномалий возможно связан с естественными изменениями динамики атмосферы и климата эта точка зрения поддерживается многими исследователями. Однако, в конечном итоге, и многие динамические процессы в атмосфере вызываются также антропогенными причинами, например, ростом концентрации парниковых газов. Научные исследования в НПО «Тайфун» в г. Обнинске, в ходе которых были проанализированы данные о приливном ветре в верхней атмосфере на высотах 85-100 км в период с 1953 г.
до наших дней, показали связь аномального изменения скоростей Га. 19. Загрязнение природной ередн приливного ветра с образованием озоновой дыры. Эти исследования позволили сделать вывод о том, что антарктическая озоновая дыра существовала и раньше (по крайней мере, с 1953 г.), до ее обнаружения прямыми инструментальными методами в 1984 г. Озоновые дыры образуются не только над Антарктидой, в зимнее время они постоянно существуют над большей частью Европы, над Восточной Сибирью. Продолжительные экспериментальные исследования содержания озона над Европой показали, что среднеквадратичное отклонение общего содержания озона достигало 10 — 12% еще в 1957 — 1979 гг. Согласно исследованиям ряда специалистов по озону Центральный аэрологической обсерватории важнейший вклад в формирование долговременных изменений общего содержания озона в Северном полушарии вносят естественные геофизические процессы. Аномально низкие значения общего содержания озона в 1992 1993 гг.
были вызваны мощным извержением вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. Последние исследования показывают, что извержения вулканов сопровождаются значительным выбросом фторсодержащих веществ. Ранее считалось, что подобные вещества, могут быть только антропогенного происхождения.
Геологи указывают на еще один возможный природный механизм действия на озоновый слой. В ядре Земли растворено значительное количество водорода, который поступает в атмосферу, В атмосфере водород, взаимодействуя с озоном, разрушает его. Через рифтовые разломы в атмосферу наряду с водородом поступает метан, также приводящий к разрушению озонового ыоя. Модельные предсказания будущего поведения озонового слоя ]176], в том числе озоновой дыры в Антарктике., па которых в значительной степени был основан Монреальский Протокол и другие международные соглашения, не учитывали долгопериодных изменений циркуляции и волновой активности атмосферы.
В свою очередь, межгодовые и долгопериодные вариации динамики атмосферы связаны с изменениями в Мировом океане — аномалиями температуры поверхности океанов (ТПО), которые являются термическим источником возбуждения планетарных атмосферных волн, оказывающих сильное влияние на циркуляцию стратосферы в зимне-весенний период, особенно во время стратосферных потеплений ]144].
Поскольку антропогенные озоноразрушающие вещества имеют больпюе время жизни в атмосфере (годы и десятки лет), модели предсказали, что восстановление озонового слоя к нормальному состоянию под действием сокращения эмиссии в атмосферу фреопов и галопов должно произойти лишь к 2030- 2050 гг. [176]. 1'л.19. Загрноненин природной среды Действительность опровергла эти модельные прогнозы.
Как видно из рис. 19.10, в сентябре 2002 г. произошло беспрецедентное увеличение озона над Антарктикой, что пе может быть обьяснено уменыпением влияния антропогентных факторов. В конце сентября 2002 г. в стратосфере Антарктики произошло сильнейшее стратосферное потепление, в результате которого стратосферный антарктический вихрь разрушился, наблюдался сильный вихревой перенос озона из средних южных широт, и озоновая дыра была намного меныпе, чем в предыдущие годы. Такого сильного потепления не было за весь период наблюдений, начиная с 1960-х гг., за исключением менее сильного потепления 1988 г. Резкое уменьшение интенсивности полярного «барьера» в 1988 г.
привело к увеличению озона над Антарктикой, что также наблюдалось еще в большей степени в сентябре— октябре 2002 г. Степень изолированности стратосферного вихря Антарктики меняется со временем. Сильные связи изменений стратосферной циркуляции вне полярного вихря и озоновой дыры (коэффициент корреляции — 0,9 [52]) свидетельствуют о большой роли естественных долгопериодных вариаций динамики атмосферы в эволюции озоновой дыры над Антарктикой. Физический механизм долгопериодных изменений циркуляции атмосферы в Северном полушарии может быть связан с влиянием аномалий ТПО северного Тихого океана и Атлантики на волновую активность и динамику атмосферы. Интерференция постоянного орографического источника (Скалистые горы) и изменяющегося во времени термического источника планегарных волн, зависящего от дипольных аномалий ТПО, может приводить к сильным изменениям волновой активности стратосферы Арктики.
В Южном полушарии дипольные изменения ТПО южных океанов также приводят к интерференции термического возбуждения планетарных волн с орографическим источником (Анды), воздействуя на эволюцию озоновой дыры в Антарктике [50, 51]. Этот простой механизм аналогичен интерференции двух источников света в оптике. Другими доказательствами большого влияния естественных изменений климата на стратосферу и озоновый слой являются сильные связи долгопериодных вариаций тропосферных параметров (давления на уровне моря, приземной температуры, осадков) . арктического и антарктического колебаний [177]-- с изменениями стратосферной циркуляции и озона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
