Озонные дыры и гибель человечества

Противоборство двух главных воздушных масс (полярной и тропической) и определяет, какие именно характеристики озона наблюдаются в данном месте. Ясно, что это противоборство скажется прежде в местах, где эти воздушные массы соприкасаются, то есть в промежуточной зоне. Здесь в моменты смены тропической массы воздуха полярной или наоборот наблюдаются очень существенные изменения озона. Они намного больше, нежели изменения, которые обусловлены изменением условий в продолжение суток, но при неизменной воздушной массе.

Положение слоя озона зависит от сезона. Ниже всего слой озона опускается в феврале. Высота максимального значения парциального давления озона в это время в Европе составляет 20,8 км, а в Северной Америке — 22,0 км. Средняя максимальная величина парциального давления на обеих станциях была равна 189 нбар. Эта величина может быть и значительно больше. Например, она составила 277 нбар на высоте 21 км над Флоридой в январе 1965 года. В это же время (спустя сутки) на другой станции США (Бедфорд) парциальное давление озона в максимуме достигло даже 298 нм. Высота максимума была значительно ниже, чем над Флоридой. Она наблюдалась на 13 км.

С приближением лета в северном полушарии высота максимума парциального давления озона постепенно увеличивается. Величина давления в максимуме при этом уменьшается. Этот подъем заканчивается к осени. Слой озона оказывается на высоте около 24 км, а парциальное давление в максимуме составляет всего 137 нбар. Это по данным европейской станции Хоэнпейссенберг. Судя по такому характеру высотных профилей парциального давления озона, можно считать, что летом преобладают тропические профили с высоко поднятым максимумом озона, но с малой абсолютной величиной парциального давления в максимуме. Зимой в промежуточной зоне часто преобладают высотные распределения озона, больше характерные для арктических воздушных масс, то есть с низким расположением максимума, но с большим абсолютным значением парциального давления в самом максимуме.

Станции, расположенные в тропической зоне, регистрируют высотные профили с высоко поднятыми максимумами и малыми величинами парциального давления в них. Так, на панамской озонометрической станции Бальбоа высота максимума почти всегда приходилась на высоту около 26 км, а парциальное давление в максимуме составляло всего 136–139 нбар. То, что здесь в характере высотного распределения озона не проявляется сезонный ход, не должно удивлять. Ведь в течение года практически не меняется циркуляция всей атмосферы. Не меняется и высота тропопаузы. Поэтому остается в продолжение года неизменным и озон. Конечно, это не значит, что высота максимума всегда равна непременно 26 км. Она может быть несколько меньше или больше этой величины. Само парциальное давление озона в максимуме, как правило, остается небольшим. Но регистрировались (правда, редко) и величины, которые превышали обычную среднюю величину.

Чем дальше от экватора, тем больше ощущается сезонное различие обоих полушарий. Наибольшим оно является в полярных областях. Это отличие касается всего. В зависимости от сезона меняется в полярной атмосфере и динамический режим, и в определенной мере состав, и температура и т. д. Естественно, что меняется и распределение озона с высотой. Летом высота максимума озонного слоя больше, чем зимой, а величина парциального давления озона в максимуме уменьшается. Такие изменения озона с сезоном характерны только для высот ниже 25–26 км. Выше этого уровня в результате движения атмосферного газа озон переносится из низких широт в высокие. Поэтому выше этого уровня (который был назван «высотой обращения») сезонный ход озона обращен относительно сезонного хода озона ниже этого уровня. Это значит, что в высоких широтах выше этого уровня зимой парциальное давление озона уменьшается, а летом увеличивается.

Большой массив экспериментальных данных в высотном распределении озона (сотни подъемов озонозондов) привел Хргиана к мысли, что уровень, где резко меняется перепад парциального давления озона с высотой, имеет особый физический смысл. Впоследствии выяснилось, что это действительно так — этот уровень очень хорошо соответствует высоте, на которой кончается тропосфера. Как известно, эта высота называется тропопаузой. Чаще всего абсолютное совпадение тропопаузы с озонопаузой (так был назван этот уровень) отсутствует. Один уровень может отличаться от другого в пределах 1 км.

Было показано, что более чем в половине случаев (56,5 %) в умеренных широтах озонопауза находится ниже тропопаузы. В тропической зоне она всегда ниже тропопаузы. В высоких же широтах чаще реализуется обратная ситуация: озонопауза выше тропопаузы.