Озонные дыры и гибель человечества

Роль N₂O в разрушении озона очень важна и потому, что в зависимости от концентрации N₂O разрушение озона хлорными соединениями идет с разными скоростями.

В данных расчетах принято, что количество метана за период с 1960 по 1980 год увеличивалось ежегодно на 1,1 %. После 1980 года принято увеличение метана равным 1,0 % в год.

Ниже стратосферы, в тропосфере, метан участвует в таких химических реакциях, в результате которых количество озона увеличивается. В стратосфере метан тесно связан с Cl, ClO и HCl, которые разрушают озон. Поэтому можно считать, что в стратосфере метан способствует разрушению озона.

Состав атмосферы (включая указанные вещества, участвующие прямо или косвенно в разрушении озона) зависит не только от высоты, но и от широты. Поэтому и разрушение, а значит, и количество озона должно зависеть от широты.

При одних условиях главными разрушителями озона являются соединения, содержащие азот (нитраты), а при других условиях — вещества, содержащие хлор. Анализ показал, что в тех условиях, которые реализуются в атмосфере экваториальной зоны, более эффективно разрушают озон нитраты. По мере удаления от экватора, то есть при увеличении широты, эта эффективность уменьшается. Что касается веществ, содержащих хлор, то их роль в разрушении озона возрастает по мере удаления от экватора к полюсам. Таким образом, та и другая группы веществ имеют свои широтные зоны, в пределах которых они разрушают озон наиболее эффективно. К этому надо добавить, что NО_х вступает в реакции с веществами, содержащими хлор, которые в конце концов способствуют разрушению озона. Поэтому не следует рассматривать действие этих двух групп соединений отдельно друг от друга.

Расчеты показывают, что на первом этапе разрушения озона наиболее важную роль в этом будут играть хлорные соединения. Поскольку их эффективность больше в высоких широтах, то на первом этапе озон будет разрушаться более эффективно в высоких широтах обоих полушарий. Впоследствии процесс разрушения озона захватит и средние и даже низкие широты. Естественно, что необходимо учитывать разрушающее действие как хлорных, так и азотных соединений.

Какие же изменения озона следуют из данных расчетов? Наиболее эффективно озон разрушается хлорными соединениями на высотах 30–40 км. Данные измерений за период с 1970 по 1980 год свидетельствуют о том, что на этих высотах количество озона ежегодно уменьшалось примерно на 0,2–0,3 %. Эти изменения показаны на рис. 65 (треугольники). Там же (кривая 1) показаны рассчитанные изменения озона при условии неизменности температуры. Кривой 2 показаны изменения озона с учетом изменения температуры (которые взяты из других расчетов). Кривой 3 показаны изменения озона в зависимости от высоты (атмосферного давления), которые были рассчитаны при учете только высотных изменений свойств атмосферы, то есть по одномерной модели.

_{Рис. 65. Высотное изменение озона (отклонение от среднего, в %), измеренное за период с 1970 по 1980 год (треугольники).}

Из приведенных на рис. 74 результатов расчетов и их сопоставления с данными измерения озона можно сделать вывод, что расчеты в первом приближении удовлетворительно отражают наблюдаемое высотное изменение озона. Видно, что расчеты без учета температурных изменений плохо отражают реальное высотное распределение изменения озона.

Это своего рода проверка, апробация модели. Можно считать, что модель более или менее удовлетворительна. Значит, по ней можно считать то изменение озона, которое будет происходить в будущем.

Расчеты по данной модели показывают, что в средней и верхней стратосфере максимум уменьшения озона в 1980 году составляет 15 %, в 2000 году — 40 %, а в 2020 году — все 65 %. В нижней стратосфере в низких и средних широтах количество озона увеличивается. Это происходит под действием проникающего ультрафиолетового излучения Солнца.

В тропосфере в тропических широтах количество озона увеличивается в результате увеличения количества метана.

В низких широтах количество озона в столбе (на всех высотах) меняется мало. Но меняется существенно его распределение по высоте. А это приведет к изменению теплового баланса в атмосфере и в конце концов к изменению климата.

На рис. 66 показано уменьшение количества озона на разных широтах (0, 20, 40, 60 и 80^о северной широты) вплоть до 2030 года.

_{Рис. 66. Уменьшение количества озона на разных широтах (0, 20, 40, 60 и 80° северной широты) до 2030 года.}

Расчеты выполнены по условиям сценария А, согласно которому увеличивается от года к году количество как N₂O, так и СН₄. Расчеты выполнены для условий весны в северном полушарии. Это сделано потому, что именно в весенний сезон наибольшее изменение (уменьшение) озона имеет место в высоких широтах. Именно в это время года в Антарктиде образуется озонная дыра.