Озонные дыры и гибель человечества

Значит, нельзя рассматривать отдельно вертикальное распределение озона в каждом отдельном слое атмосферы. Надо всю атмосферу с озоном рассматривать как единое целое, единую систему, в которой отдельные слои и прослойки являются своего рода сообщающимися сосудами.

Необходимо рассматривать сразу всю атмосферу, поскольку озон (как и весь атмосферный газ) движется не только вверх-вниз, но и горизонтально и, что еще более важно, наклонно вверх и наклонно вниз. В разных местах на земном шаре атмосферный газ находится в различных физических условиях. Метеорологи говорят, что имеются различные воздушные массы (тропические, арктические и т. д.). Поэтому ни в коем случае нельзя не учитывать глобальное движение воздушных масс. Без этого мы не сможем получить глобальное распределение озона.

Тут же может возникнуть вопрос, как же могут образовываться области, в которых озона меньше, чем в соседних областях, или, другими словами, как при непрерывном движении озона и всего воздуха могут образовываться озонные дыры, как сейчас стали называть эти области. Могут. Одно другому здесь не противоречит. Но это будет рассмотрено позднее. Сейчас же рассмотрим, что нам известно о распределении озона в атмосфере.

Измерения озона проводятся уже около ста лет. Правда, для этого использовались приборы, позволяющие проводить измерения с разными точностями. Тем не менее уже сейчас можно нарисовать определенную картину распределения озона в атмосфере.

На первый взгляд кажется, что естественно анализировать распределение озона снизу, от земной поверхности, вверх, до стратосферы, мезосферы и термосферы. Но физически более обоснованно начинать рассмотрение с того места, где рождается основная часть озона, — со стратосферы. Отсюда озон поступает в другие области, как вверх, так и вниз. Конечно, в каждой области имеются и собственные источники озона.

Одновременно с вертикальным распределением озона имеет смысл рассматривать и общее содержание озона в вертикальном столбе.

Из анализа экспериментальных данных А. Х. Хргиан установил, что в низких и высоких широтах распределение озона с высотой различное. В низких широтах (между 30^о северной и южной широты), в так называемой тропической зоне, общее содержание озона мало и меняется незначительно. В полярной области общее содержание озона велико. Здесь имеют место очень существенные его изменения. Водораздел между этими двумя областями проходит примерно по 30^о. Ясно, что здесь характеристики озона, как и всего атмосферного газа, не меняются скачком от тропических величин к полярным. Этот переход постепенный. Поэтому можно говорить и о третьей, переходной области, которая соединяет тропическую и полярную. Вся атмосфера в этих областях ведет себя по-разному. Далеко не случайно, что в тропической зоне тропосфера простирается значительно выше, чем в полярной области. Имеются различия в общем содержании озона в областях, разделяемых струйными течениями. У воздушных фронтов также меняется количество озона. Это и естественно, поскольку озон участвует в динамике воздушных масс. Поэтому и можно использовать озон в качестве трассера при изучении движения атмосферного газа.

Что характерно для высотного распределения озона в различных зонах? В тропической зоне стратосферный слой озона находится на сравнительно большой высоте. Его максимум по парциальному давлению, равный примерно 130–160 нбар, приходится на высоты между 24 и 27 км. Общее количество озона в этой зоне небольшое — всего около 260–270 Д. Е. Здесь также нет существенных изменений озона с сезоном.

В полярной области слой озона в стратосфере расположен значительно ниже, его максимум приходится на 13–18 км. Общее содержание озона здесь значительно больше, оно может достигать или даже превышать 600 Д. Е. Имеется еще одна особенность озонного слоя в полярной области: он часто очень изрезан, то есть как будто состоит из отдельных тонких подслоев. Об этом свидетельствуют резкие изломы на высотном профиле парциального давления озона, тогда как слой озона в тропической зоне является однородным образованием. Максимальное парциальное давление озона составляет примерно 200 нбар.

Тропосфера в высоких широтах сильно прижимается. Она может оказаться ограниченной сверху уровнем 5–6 км. Парциальное давление озона в тропосфере при этом повышается.

Высотные профили парциального давления в умеренных широтах характеризуются меньшими высотами максимума слоя, чем в тропиках. Иногда появляется изрезанность слоя, то есть он становится стратифицированным, как и в полярной области. Иногда четко наблюдается второй максимум парциального давления озона, который расположен ниже основного, сразу выше тропопаузы, то есть в нижней части стратосферы. Общее содержание озона в промежуточной зоне, то есть в умеренных широтах, больше, чем в тропиках, и меньше, чем в полярных областях. Оно составляет примерно 340 Д.Е. В промежуточной зоне заметны сезонные изменения озона: к весне общее содержание озона увеличивается, а к осени — убывает.