XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Озоновый щит Земли ‒ огромный слой газа в стратосфере, поглощающий вредное ультрафиолетовое излучение солнца, ‒ является важнейшим компонентом глобальной экосистемы с момента его открытия в 1960-х годах. Несмотря на это, антропогенное воздействие поспособствовало истощению озонового слоя, что привело к растущей обеспокоенности по поводу его потенциального воздействия. В этой публикации мы рассмотрим текущее состояние озонового слоя Земли, его важность для человечества и усилия, которые предпринимаются для его защиты.

Озоновый экран полностью состоит из трехатомного кислорода O₃. Он формируется под действием солнечного излучения на двухатомный кислород O₂, содержащегося в стратосфере. Взаимодействие приводит сначала к распаду двух атомов, а затем – к соединению трех. За счет этого происходит формирование озонового слоя.

Озоновый слой имеет большое значение для жизни на Земле по многим причинам. Во-первых, он поглощает часть длинноволнового инфракрасного излучения Солнца, помогая предотвратить потерю тепла Землей в космос и поддерживая стабильную температуру поверхности, которая поддерживает жизнь.

Во-вторых, озоновый слой контролирует состав атмосферы, влияя на газообмен между поверхностью Земли и атмосферой, включая углекислый газ и водяной пар.

В-третьих, озоновый слой играет важнейшую роль в глобальной климатической системе Земли, выступая в качестве важнейшего элемента естественной системы регулирования климата планеты.

Но есть еще одна, самая главная причина, по которой происходит постоянное наблюдение за состоянием озонового слоя. Актуальность мониторинга и исследований озонового щита обусловлена его определяющим влиянием на уровень УФ-радиации вблизи поверхности Земли, превышение которого может представлять угрозу для здоровья населения.

К важнейшим мировым тенденциям в области мониторинга озонового слоя и УФ-радиации относятся:

– улучшение качества работы мировой наземной озонометрической сети (наблюдения ОСО и ВРО) за счет повышения качества наблюдений;

– пополнение баз данных наблюдений, верификации химических транспортных моделей для прогноза дальнейших изменений озонового слоя;

– моделирование изменчивости озонового слоя различного временного масштаба в разных регионах;

– разработка методов и средств, позволяющих по данным наблюдений выявлять долговременную изменчивость тропосферного озона, влияющего на продуктивность лесов и урожайность сельскохозяйственных культур;

– развитие спутниковых наблюдений за состоянием озонового слоя, динамических и химических процессов тропосферы и стратосферы.

Чтобы остановить разрастание озоновых дыр, в 1985 году был создан Монреальский протокол, запрещающий использование разрушающих озон химикатов. Документ подписали 196 стран, и он вступил в силу в 1989 году ‒ ожидалось, что предпринятые меры позволят восстановить озоновый слой Земли уже в 2050 году.

С 2000 по 2015 год площадь дыры сократилась на 4,5 миллиона квадратных километров. По данным за 2016 год, она стала меньше еще на 5 миллионов квадратных километров. Результат есть, но ученые склонны предполагать, что размер озоновой дыры уменьшается не за счет сокращения опасных выбросов. В первую очередь это может быть связано с увеличением температуры воздуха в стратосфере. Также восстановлению вполне мог способствовать Антарктический вихрь, который является мощным атмосферным образованием с пониженным давлением, вращающимся над Антарктидой по часовой стрелке.

Несмотря на сокращение площади озоновой дыры над Антарктидой, в 2022 году она все равно остается большой. Слежение за состоянием озонового слоя ведется при помощи спутников Aura, Suomi NPP и NOAA-20. В октябре 2022 года они заметили максимальную озоновую дыру площадью в 26,4 миллиона квадратных километров. По расчетам ученых, если все так пойдет и дальше, озоновый слой восстановится позже, чем ожидалось ‒ примерно в 2070 году.

Список литературы:

1. Александров, Э.Л., Израэль, Ю.А. Озон. Озоновый щит Земли и его изменения / Э.Л. Александров, Ю.А. Израэль, И. Л. Кароль, А.Х. Хриган. - СПб. : Гидрометиздат, 1992. - 278 с.

2. Пастухова А.С., Чубарова Н.Е., Жданова Е.Ю., Галин В.Я., Смышляев С.П. Численное моделирование изменения содержания озона, эритемной ультрафиолетовой радиации и УФ ресурсов над территорией Северной Евразии в ХХI веке // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 3. С. 20- 28. 4

3. Сибир Е.Е., Радионов В.Ф. Вариации общего содержания озона на российских антарктических станциях. Результаты многолетних наблюдений // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64, № 3. С. 250-261.

4. Шалыгина И.Ю., Кузнецова И.Н., Нахаев М.И., Коновалов И.Б., Захарова П.В. Прогнозирование метеорологических условий и загрязнения воздуха с применением данных численной модели атмосферы и химической транспортной модели // Труды Гидрометцентра России. 2017. Вып. 365. С.81-93.

5. Гаркуша А.С., Поляков А.В., Тимофеев Ю.М., Виролайнен Я.А. Определение общего содержания озона по данным измерений спутникового ИК Фурьеспектрометра // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53, № 4. С. 493-501.