Озонные дыры и гибель человечества

Говоря о ламинарных слоях в атмосфере, нельзя оставить в стороне и полярный стратосферный вихрь, о котором, правда, уже говорилось во введении. Иногда его называют циркумполярным, видимо, для того, чтобы подчеркнуть его почти круговую форму. Во введении мы говорили, что в этот вихрь в Антарктике в зимне-осенний сезон не проникают воздушные массы из средних широт. Это происходит потому, что вихрь также окружен ламинарным слоем со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Связь количества озона с погодой была обнаружена очень давно. Но только сейчас мы в состоянии связать динамику атмосферы с распределением озона и получить единую, глобальную картину циркуляции. В этой картине основные фронтовые поверхности воздушных масс образуются и развиваются в свободной атмосфере в результате образования ламинарных слоев. Но узкие полосы максимального ветра (то есть ламинарные слои) возникают не беспричинно, а потому, что температура атмосферы меняется определенным образом. Образование различных воздушных масс (тропической, умеренной и арктической, или полярной) связано с образованием ламинарных слоев. Конкретнее, оно связано с процессом макротурбулентного перемешивания в свободной атмосфере, которое возникает по обе стороны от линии с максимальной скоростью ветра (в ламинарном слое). Вдоль ламинарного слоя, или, что то же самое, вдоль фронтальной поверхности данной воздушной массы, происходит очень эффективное перемешивание воздуха. Это, естественно, имеет место по обе стороны от оси ламинарного слоя.

Из всего вышесказанного следует один очень важный для исследователей озона вывод: по метеорологической ситуации можно сказать, какое количество озона в данном месте должно быть. Точнее, для этого надо знать, какая именно воздушная масса (тропическая, умеренная или полярная) находится под этим пунктом, где проходит фронт воздушной массы — ламинарный слой. Знание синоптической картины позволяет судить о распределении озона, и, наоборот, распределение озона позволяет представить распределение воздушных масс и даже циклонов. Если в данном пункте наблюдения озона его содержание меняется, то это, без сомнения, происходит потому, что над этим пунктом одна воздушная масса сменилась другой. В тропическом поясе смена воздушной массы другой практически исключается (умеренная и полярная воздушные массы сюда не проникают), поэтому количество озона и его распределение здесь очень стабильны.

Границы данной воздушной массы, а значит, и область озона, которые характеризуются определенным его количеством, соответствующим этой воздушной массе, меняются не произвольно, а так, что площадь, занятая этой воздушной массой (а значит, и областью озона), остается неизменной. То есть воздушная масса (и соответствующая ей область озона) является единым образованием, которое устойчиво в пространстве и во времени.

Если использовать среднюю по полушарию широту границы воздушной массы, то можно прогнозировать среднее количество озона в данном месте. Такие прогнозы достаточно хорошо оправдываются. Собственно, можно прогнозировать не только среднемесячное значение озона, но и мгновенные его значения в данном пункте или регионе. Для этого надо располагать информацией об атмосфере на уровнях 300 и 200 гПа. По этим синоптическим картам можно восстановить распределение общего содержания озона в тропосфере в данном регионе.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОЗОНА В АТМОСФЕРЕ

Теперь мы подошли к главному вопросу, который нас волнует, — как распределен озон в атмосфере Земли и в каких пределах меняется это распределение в разные часы суток, в разные сезоны года и т. д. Этот вопрос очень непростой. Сложность его возникает по нескольким причинам. Во-первых, озон имеется в разных слоях атмосферы — приземном слое, тропосфере, стратосфере, мезосфере. В каждом из этих слоев он рождается и погибает по своим законам. Так, в стратосфере он погибает быстро, а ниже, в тропосфере, он живет долго. Другими словами, в стратосферном озонном слое озон образуется эффективнее всего, но здесь же он и исчезает быстро. Тропосферный озон называют консервативным. Он существует значительно дольше. Озон в приземном слое воздуха имеет свои стоки и истоки. Образование его зависит как от подстилающей поверхности Земли, характера местности, так и от деятельности человека. То же относится и к скорости исчезновения озона в приземном слое воздуха. Положение усложняется еще и тем, что озон непрерывно перебегает от одного слоя к другому (как вниз, так и вверх). В результате озон, образовавшийся в стратосфере, достигает земной поверхности. С другой стороны, приземный озон поднимается вверх, в стратосферу. Конечно, не весь стратосферный озон попадает к Земле и не весь озон, образованный в приземном слое воздуха, поднимается вверх, в стратосферу и мезосферу. Часть его на различных этапах этого путешествия погибает.