Озонные дыры и гибель человечества

Заканчивая обсуждение этого вопроса, можно указать еще и на то, что в больших городах озон образуется из выхлопных автомобильных газов, а точнее, содержащейся в них перекиси азота. Если перекиси азота не очень мало (больше, чем 10^-7, но не больше, чем 10^-11), то она при облучении солнечным ультрафиолетом вступает в реакции с ненасыщенным углеводородом и образует озон. В этом смысле печально известным раньше всех городов стал Лос-Анджелес. Здесь еще до 1950 года образованный таким образом озонный смог приводил в негодность провода городской сети электропередач. Особенно высокое содержание озона наблюдается во время туманов. Озонный смог действует раздражающе на глаза. Он повреждает сельскохозяйственные культуры (виноград, табак и др.).

В тех городах, где выхлопных автомобильных газов меньше, меньше и озонного смога. Примером благополучного в этом отношении города может служить Париж. В нем воздух пока что беден озоном, поскольку перекись азота здесь имеется в количествах, меньших тех, которые необходимы для протекания указанных выше реакций с образованием озонного смога.

Распределение приземного озона по высоте зависит от высотного профиля температуры. Обычно с ростом высоты температура уменьшается. Но наблюдаются и такие условия, когда с ростом высоты температура увеличивается. При этом высотный профиль температуры по своей форме обращается (становится инверсным). Такое высотное распределение температуры предшествует притоку воздуха с вышележащих слоев. При этом притока озона сверху нет. В таких условиях (они в больших городах возникают довольно часто) усиливается загрязненность воздуха, а значит, и эффективнее образуется озонный смог. Инверсные профили температуры чаще всего наблюдаются ночью. Но увеличенная за ночь загрязненность воздуха с восходом Солнца приводит к усиленному образованию озонного смога. В таких условиях за 1 час может образоваться 20–30 мкг × м^-3 озона.

Мы получили некоторое (пусть и не полное) представление о том, в результате каких процессов озон образуется и разрушается. Кроме того, мы знаем, что в зависимости от условий в атмосфере озон с той или иной скоростью переносится вниз, в тропосферу, и в приземный слой сверху, из стратосферы. Зная все это, нам будет легче понять, почему озон меняется в течение суток, в продолжение года, в зависимости от широты и т. д.

Когда были привлечены данные измерений озона, полученные на станциях, находящихся на разной высоте над уровнем моря, то оказалось, что суточные изменения озона на возвышенных станциях меньше, чем на равнинных. В приморском климате суточный ход плотности озона в приземном воздухе также небольшой. На равнинных станциях зимой максимум плотности озона наступает вскоре после полудня. Летом он наступает позднее, примерно около 16–17 часов местного времени. Минимум плотности озона как летом, так и зимой наблюдается перед восходом солнца. С восходом солнца озон начинает эффективно образовываться. С заходом солнца озон быстрее всего разрушается ближе к Земле. Если имеется инверсный слой, то приток воздуха (а значит, и озона) сверху затруднен. Это чаще бывает зимой. Тогда из-за затрудненного притока сверху в приземном слое озона остается мало еще в продолжение первой половины дня. Летом ситуация иная: после восхода солнца количество озона очень быстро увеличивается. Обращает на себя внимание четкая стратификация озона летней ночью. С восходом Солнца ситуация меняется — около 8 часов вторгаются долинные ветры и перемешивают приземный воздух. На всех указанных высотах (30, 70 и 115 км) парциальное давление озона сравнивается. Днем воздух на этих высотах оказывается включенным в толщу атмосферы, которая хорошо перемешана.

Существуют и такие наблюдения, которые показывают, что на некоторых обсерваториях максимум плотности озона имеется ранним утром. Что это за обсерватория? Одна из них находится на высоте 3389 м над уровнем моря, это станция Мауна-Лоа на Гавайских островах. Другая обсерватория, Литл-Америка, находится в Антарктиде. Такой особый суточный ход плотности озона связан с местными ветрами. Ранним утром ветер наиболее силен, он течет вниз по склону. Он и заносит большую порцию озона в приземный слой в окрестности обсерватории и тем самым образует утренний максимум плотности озона.

Изменение плотности приземного озона в продолжение года можно проиллюстрировать на основании измерений озона на станции Валь-Жуайе (Франция).