Озонные дыры и гибель человечества

Кроме гроз и метана и окиси азота надо учесть и ветры. Их роль в распределении озона велика. Они не рождают молекулы озона, но они их приносят с других мест. Таким образом, при рассмотрении приземного озона надо учитывать ветры, которые здесь дуют. Ведь может происходить перераспределение приземного озона, когда меняются, например, долинные ветры на горные или же наоборот. Были проведены измерения озона одновременно на высотах 30, 70 и 115 м над почвой. Они показали, что от 12 часов местного времени до самого захода солнца озон меняется совершенно одинаково на всех указанных высотах. В ночные же часы озон намного быстрее разрушается на высоте 30 м, нежели выше (на высоте 115 м). От восхода солнца до 9 часов местного времени наблюдалось уменьшение озона на самом верхнем уровне (115 м), после чего он стал увеличиваться. Когда данные измерений озона на указанных высотах были сопоставлены с направлением и силой ветров в этой местности, то оказалось, что ветры приводят к сильному перераспределению озона. Измерялось также количество озона от поверхности Земли до высоты в 1000 м. Оказалось, что ночью озон уменьшается не во всей затененной части атмосферы, а только от поверхности Земли до высоты 500 м. Здесь имеется сильный сток озона. Выше 500 м озон в течение ночи не только не уменьшается, а даже несколько увеличивается, несмотря на то, что там нет солнечного излучения. Измерения были выполнены в Швейцарии. Озонозонды устанавливались на привязанных аэростатах. Конечно, результаты экспериментов нельзя распространять на весь земной шар. Они, несомненно, зависят от характера местности, ветрового режима и т. д. Но они показывают, что по крайней мере в том месте, где эти измерения проводились, роль движений воздуха в распределении озона в тропосфере велика, видимо, значительно больше, чем роль фотохимических реакций, при которых образуется озон.

В каких процессах у земной поверхности озон разрушается? Поток озона, направленный вниз, в нижней тропосфере определяется его плотностью. Точнее, он равен плотности озона, умноженной на некоторое число, которое характеризует скорость разрушения озона. Направленный вниз поток озона пропорционален перепаду отношения смеси озона по высоте. А этот перепад пропорционален плотности озона на нулевой высоте. Поэтому и получаем, что нисходящий поток озона пропорционален плотности озона на поверхности Земли. Коэффициент пропорциональности и есть скорость разрушения озона. Чему он равен? Точные его величины, конечно, неизвестны. Но при определенных упрощениях и предположениях его можно оценить. В одной из моделей принимались такие величины скорости разрушения озона: над континентом — 0,60 см × с^-1, над океаном — 0,04 см × с^-1, над снегом — 0,02 см × с^-1. Если считать эти величины достоверными и учесть, какая часть земной поверхности покрыта льдом, какая свободна ото льда и является сушей, а какая морем, то можно получить, что полная скорость разрушения озона во всем северном полушарии составляет 3,9 × 10²⁹ молекул в одну секунду. Оценим, сколько таким путем должно исчезать озона в обоих полушариях за целый год. Получается внушительное количество — около 2 миллиардов тонн озона в год! Нисходящий поток озона у поверхности Земли зависит не только от плотности озона у поверхности Земли, но и от средней скорости ветра. Собственно, скорость ветра определяет скорость разрушения озона.

Величины скорости разрушения озона определялись на основании данных измерений, выполненных в разных частях земного шара при разной растительности на подстилающей поверхности. Так, например, измерения, выполненные в Австралии (ст. Хэй, 34^о южной широты) летом в степи с сухой почвой, мертвой растительностью и пучками сухой травы, позволили оценить скорость разрушения озона величиной 1,18 см × с^-1. С ростом температуры скорость разрушения озона по этим экспериментальным данным несколько увеличивалась.

Проводились также наблюдения за вертикальным профилем озона в Юго-Западной Африке вблизи Цумеба (высота 1250 м над уровнем моря, 19^о южной широты). На основании данных этих наблюдений, которые проводились на мачте высотой 105 м днем, были рассчитаны скорости разрушения озона. Местность представляла собой степь с редкими деревьями и кустарниками. Расчеты показали, что в дневные часы (от 9 до 21 часа) скорость разрушения озона находилась в пределах от 1,61 до 0,53 см × с^-1. Если брать среднюю величину скорости разрушения, то получим, что через каждую площадку в 1 см² в 1 с проходит сверху вниз 200 миллиардов молекул озона! При условиях хорошего перемешивания количество озона вблизи 10 и 100 м менялось со временем одинаково. Но если перемешивание было недостаточным или вообще отсутствовало, то количество озона на разных уровнях менялось произвольно.