Az ózonréteg vékonyodása

Az ózonréteg elvékonyodását emberi tevékenység okozza. A NASA animációi a bonyolult folyamat különböző tényezőit mutatják be.

Az ózonréteg pusztításáért elsősorban a levegőbe jutó klórtartalmú vegyületek, főként a CFC gázok (a különböző halogénezett szénhidrogének) és a brómtartalmú halonok a felelősek. Ezeket a vegyületeket a hajspray-ktől a hűtőgépeken át a tűzoltókészülékekig számos eszközben alkalmazták és alkalmazzák még ma is. Ma már használatukat a Montreali Egyezmény korlátozza, mégis a szakemberek számításai szerint csak 2060–2070 körülre várható az ózonlyuk teljes eltűnése, az ózonréteg teljes regenerálódása.

A folyamatokat bemutató animációkat a NASA Goddard Űrközpont készítette a Goddard Earth Observing System modellje alapján a NASA Hyperwall számára. Az animációk a 2004. augusztustól novemberig, illetve a 2004. decembertől 2005. márciusig terjedő időszakokat mutatják be. Ezekből az animációkból egy-egy képet mutatunk be a hozzájuk fűzött magyarázatokkal, a teljes animációk a Hyperwall oldalon tekinthetők meg. (A képek forrása: NASA Goddard Space Flight Center.)

Az ózonréteg vékonyodása, pontosabban az ózon koncentrációjának csökkenése, vagy közkeletű nevén az ózonlyuk akkor figyelhető meg, amikor a dél félgömbön tél és tavasz van. A tél akkor kezdődik, amikor március–áprilisban a Nap fél évre a látóhatár alá kerül. A sarki éjszaka alatt a sztratoszféra is lehűl, alsó rétegében a hőmérséklet –70 Celsius-fokig (203 K) is csökkenhet. Az animáció és az abból vett kép a tél végi (augusztus–szeptemberi) hőmérsékleti helyzetet mutatja.

Bár a vízgőz és a salétromsav (HNO₃) nagyon csekély koncentrációban fordul elő az Antarktisz fölött a légkörben, ám a rendkívüli hidegben a sztratoszférában (15 és 30 km közötti magasságban) a kondenzálódó salétromsavból felhők jöhetnek létre. Ezek az apró cseppecskékben kondenzálódott salétromsavat tartalmazó sarkvidéki sztratoszférikus felhők (PSC, polar stratospheric cloud) kulcsfontosságú szerepet játszanak az antarktiszi ózonlyuk kialakulásában (teljes animáció).

A sztratoszféra Antarktisz fölötti részét a kontinenst körülvevő, erőteljes futóáramlás (polar jet stream) választja el a sztratoszféra többi részétől. A képen a dinitrogén-oxid (N₂O) koncentrációja látható. Jól látható, hogy a futóáramlás szigetelő hatása következtében szinte ugrásszerű különbség van az N₂O koncentrációjában az Antarktisz és a mérsékelt déli szélességek fölött, az eltérés nagyjából kétszeres. A kép és az animáció a dinitrogén-oxid koncentrációját térfogatra számított milliárdod rész (ppbv) egységekben mutatja.

Az Antarktisz fölött 20 km magasságban található klór mintegy 80%-a az emberi tevékenység során előállított klórvegyületek formájában kerül a légkörbe. Mire a klórban viszonylag gazdag levegő az Antarktisz fölé érkezik, a klór két vegyületben van jelen: sósav (HCl, lásd ezen a képen), illetve klórnitrát (ClONO₂, lásd a következő képen) formájában. Közönséges körülmények közt egyik vegyület sincs közvetlen hatással az ózonra, azonban a sarkvidéki sztratoszférikus felhők megváltoztatják a helyzetet. A felhőket alkotó cseppek felszínén a két vegyület reakcióba lép egymással, aminek termékeként molekuláris klór (Cl₂) szabadul fel (teljes animáció).

A klórnitrát (ClONO₂) koncentrációja (teljes animáció).

Az ózont úgynevezett katalitikus reakciók pusztítják. Közvetlenül a klór-monoxid (ClO, amelynek koncentrációja a képen látható, ugyancsak ppbv egységekben) felelős az ózon lebontásáért. Minél nagyobb a ClO koncentrációja, annál erőteljesebben pusztul az ózon. A folyamathoz azonban energiára is szükség van, amit a napfény szolgáltat, miután augusztus–szeptember körül az Antarktiszon felkel a Nap. Az előző két képen bemutatott vegyületekből képződött klórmolekulák a napfény hatására felbomlanak, majd a klóratomok az ózonmolekulákból megszerzett oxigénatomokkal klór-monoxiddá egyesülnek (teljes animáció).

A ClO augusztusban és szeptemberben szaporodik fel, ezért ilyenkor rohamos az ózon fogyása. Júliusban (lásd a fenti álló képen) még viszonylag sok ózon található az Antarktisz fölött, októberre azonban szinte teljesen eltűnik. Novemberben a hőmérséklet emelkedik, a sarkvidéki sztratoszférikus felhők eltűnnek, és a ClO is eltűnik. Ekkorra az Antarktisz fölött 20 km magasságban szinte teljesen eltűnik az ózon (lásd a fenti képhez tartozó animációban).

A gáz állapotú salétromsav (HNO₃) koncentrációja (teljes animáció).

A légkör 20 km magasságban mutatott örvényessége, számítógépes szimuláció alapján (teljes animáció).

Az ózon mennyisége (a szokásos Dobson-egységekben) a Föld felszínétől a légkör tetejéig, műholdas mérések (a NASA Earth Probe műholdján működő TOMS ózontérképező spektrométer mérései) alapján, napi felbontásban. A teljes animáció itt látható.

Kapcsolódó cikkek:
Füst-jelek
Tisztul a levegő Európában
Ózonréteg a Vénuszon is
Ózon három kínai nagyváros körül
Az ózonlyuk 2008-ban
A légkör ózontartalmának mérése a MetOp műholdról
Visszavonult ózonmérő rendszer
Rekordnagyságú ózonhiány a Déli-sarkvidék felett
Visszatér az ózonlyuk

Kapcsolódó linkek:
Az ózonrétegről (NASA Scientific Visualization Studio)