Геомагнитные бури могут разрушать до четверти озонового слоя Земли за сутки, доказали физики Санкт-Петербургского университета (СПбГУ) и других российских вузов совместно с учеными из Давосской физико-метеорологической обсерватории. О том, какие существуют риски, связанные с озоновыми дырами и как ученые приводят озоновый слой в порядок, порталу наука.рф рассказал руководитель лаборатории исследований озонового слоя и верхней атмосферы Санкт-Петербургского университета (СПбГУ), руководитель группы по исследованию климата Всемирного радиационного центра Евгений Розанов.
Время бить тревогу?
Разрушение озонового слоя связано в первую очередь с влиянием на него энергетических частиц, которые выбрасывает Солнце. Они проникают в атмосферу Земли из магнитосферы. Энергетические частицы производят радикалы или активные примеси – в основном это окислы азота и окислы водорода, которые как раз и разрушают озон. Как показали недавние исследования СПбГУ, из-за геомагнитных бурь, вызванных солнечной активностью, может разрушиться до 25% озонового слоя за сутки. При этом на его восстановление на высоте может уйти больше месяца.
Озоновый слой, в свою очередь, защищает нас от ультрафиолетового излучения. Чем оно опасно? Из-за его избытка у людей развиваются такие заболевания, как глаукома, меланома и заболевания глаз. Однако если озона в атмосфере слишком много и ультрафиолетовые лучи не доходят до Земли, то у людей наблюдается дефицит витамина D. Это может привести к поражению костей, к заболеванию, которое у детей называется рахитом, а у взрослых — остеомаляцией. Поэтому озон в атмосфере должен поддерживаться на определенном уровне.
Несмотря на то, что «озоновый вопрос» волнует, в первую очередь, страны юга – тревогу бьют Аргентина, Австралия, Новая Зеландия – для России и северных широт эта проблема тоже становится все более и более актуальной. Например, отметил Евгений Розанов, в 2020 году над Москвой прошла сильнейшая геомагнитная буря, после которой над столицей озон на некоторое время полностью исчез.
Пока солнце не взойдет
Несмотря на то, что в 2016 году британские ученые представили данные о сокращении озоновой дыры над Антарктидой, озоновый слой все еще не спасен окончательно. Существует множество рисков, которые могут повернуть процесс вспять.
Одна из опасностей – падение активности Солнца. Евгений Розанов отметил, что в 2000 году наблюдалась значительный максимум солнечной активности, который с того момента и по настоящее время уменьшается. При этом на высоте, в мезосфере, образование озона зависит от света. Поэтому у полюсов чаще возникают озоновые дыры – во время полярной ночи озон не образуется.
«Недавний максимум солнечной активности был в два раза меньше, чем в 2000-м. Каким будет этот показатель в дальнейшем, физики Солнца отказываются говорить. Но если тенденция сохранится, то это негативно скажется на озоновом слое», — объяснил эксперт.
Влияние человека
В 60-е годы прошлого века человечество совершило открытие – были изобретены фреоны, галогеносодержащие примеси, которые начали использовать в производстве аэрозолей, холодильников, кондиционеров и других товаров.
Фреоны химически безопасны для людей, но некоторые их типы –хлорфторуглероды (ХФУ), по данным исследователей, вызывают уменьшение озонового слоя. Попадая в верхние слои атмосферы, эти соединения сталкиваются с ультрафиолетовым излучением Солнца и разрушаются, из-за чего начинает образовываться атомарный хлор. А хлор – это смертельный враг для озона.
Как рассказал Евгений Розанов, уже в 1985 году эти химические процессы в атмосфере дали о себе знать – в Антарктиде появилась озоновая дыра. Она затягивалась весной и летом, однако из-за этого содержание озона падало повсеместно. В итоге его сокращение в атмосфере составляло порядка 5% в год,
С тех пор был принят ряд международных документов, включая Монреальский и Киотский протоколы, призванных сократить производство и применение наиболее опасных для атмосферы, по данным специалистов, типов фреонов.
Озон и... вымирание неандертальцев
Еще одна опасность – ослабление геомагнитного поля. Сейчас северный геомагнитный полюс сдвигается в сторону России примерно на 20 км в год. Евгений Розанов отметил, что ученые начали говорить о возможности реверса магнитного поля планеты, после чего оно сильно ослабнет, а Земля на время останется полностью беззащитной.
Подобное явление можно было наблюдать 42 тыс. лет назад – оно получило название «событие Лашампа» или «палеомагнитный экскурс Лашамп-Каргаполово». Есть версия, что именно это могло стать причиной вымирания неандертальцев.
«В случае реверса геомагнитного поля озон разрушается, и низкое его содержание держится примерно два-три года. Если тенденция движения магнитных полюсов сохранится, то нас ожидают неприятные сюрпризы. Именно поэтому исследования геомагнитного поля и его влияния на озоновый слой должны продолжаться. Нам необходимо все время стоять на посту и наблюдать: что происходит, почему происходит и что с этим делать», — добавил собеседник.
На страже озонового слоя
Ученым приходится все время следить за новыми открытиями и их влиянием на озоновый слой. Например, недавно в научном сообществе активно обсуждался геоинжинириг. Так как климат теплеет, было предложено создать серосодержащие примеси, которые бы выбрасывались в атмосфере, а вызываемые ими химические реакции охлаждали планету. Однако, как отметил Евгений Розанов, этот процесс разрушительно мог бы повлиять на озон. И исследования помогли предотвратить новую экологическую проблему.
Сегодня приходится учиться «предсказывать будущее». Ученые создают сложные химико-климатические модели, которые позволяют предвидеть климатические изменения – рассчитать температуру, осадки, облачность и, в том числе, уровень озона и всех сопутствующих примесей вплоть до 2100 года, рассказал руководитель лаборатории СПбГУ.
В атмосфере происходит множество процессов, которые еще не изучены до конца, поэтому многие вопросы остаются открытыми. Исследователи должны постоянно искать ответы на них и быть начеку – на страже озонового слоя.
Полина Казакова
