Úbytek ozonu

Ozonová díra v Antarktidě

Nejzávažnější případ úbytku ozonu byl poprvé zdokumentován v roce 1985 v práci vědců z British Antarctic Survey (BAS) Josepha C. Farmana, Briana G. Gardinera a Jonathana D. Shanklina. Od konce 70. let 20. století byl na jaře (od září do listopadu) nad Antarktidou pozorován velký a rychlý pokles celkového množství ozonu, často o více než 60 % oproti celosvětovému průměru. Farman a jeho kolegové tento jev poprvé zdokumentovali nad svou stanicí BAS v Halley Bay v Antarktidě. Jejich analýzy přitáhly pozornost vědecké komunity, která zjistila, že tyto poklesy celkového ozonového sloupce jsou větší než 50 procent ve srovnání s historickými hodnotami pozorovanými pozemní i satelitní technikou.

V důsledku Farmanova článku vznikla řada hypotéz, které se snažily vysvětlit antarktickou „ozónovou díru“. Původně se navrhovalo, že pokles ozonu lze vysvětlit katalytickým cyklem chloru, při němž jednotlivé atomy chloru a jejich sloučeniny odebírají z molekul ozonu jednotlivé atomy kyslíku. Vzhledem k tomu, že došlo k většímu úbytku ozonu, než bylo možné vysvětlit zásobou reaktivního chloru, který byl v polárních oblastech k dispozici díky tehdy známým procesům, objevily se další hypotézy. Speciální měřicí kampaň provedená Národním úřadem pro letectví a vesmír (NASA) a Národním úřadem pro oceán a atmosféru (NOAA) v roce 1987, stejně jako pozdější měření, prokázaly, že chemie chloru a bromu je skutečně zodpovědná za ozonovou díru, ale z jiného důvodu: ukázalo se, že díra je produktem chemických reakcí probíhajících na částicích, které tvoří polární stratosférické mraky (PSC) ve spodní stratosféře.

V zimě se vzduch nad Antarktidou extrémně ochlazuje v důsledku nedostatku slunečního záření a sníženého promíchávání spodního stratosférického vzduchu nad Antarktidou se vzduchem mimo tuto oblast. Toto snížené promíchávání je způsobeno cirkumpolárním vírem, nazývaným také polární zimní vír. Vzduch nad Antarktidou a přilehlými moři, ohraničený stratosférickým větrným proudem cirkulujícím přibližně mezi 50° a 65° j. š., je účinně izolován od vzduchu mimo tuto oblast. Extrémně nízké teploty uvnitř víru vedou ke vzniku PSC, které se vyskytují ve výškách zhruba 12 až 22 km. Chemické reakce, které probíhají na částicích PSC, přeměňují méně reaktivní molekuly obsahující chlor na reaktivnější formy, jako je molekulární chlor (Cl2), který se hromadí během polární noci. (S těmito oblačnými částicemi mohou reagovat také sloučeniny bromu a oxidy dusíku.) Když se na Antarktidu brzy na jaře vrátí den, sluneční světlo rozbije molekulární chlor na jednotlivé atomy chloru, které mohou reagovat s ozonem a ničit ho. Ničení ozonu pokračuje až do rozpadu polárního víru, ke kterému obvykle dochází v listopadu.

Na severní polokouli se také vytváří polární zimní vír. Obecně však není tak silný ani tak studený jako ten, který se tvoří v Antarktidě. V Arktidě se sice mohou tvořit polární stratosférické mraky, ale jen zřídka trvají tak dlouho, aby došlo k rozsáhlému poklesu ozonu. Byly naměřeny poklesy arktického ozonu až o 40 %. K tomuto ztenčení obvykle dochází v letech, kdy jsou teploty v nižších stratosférických vrstvách arktického víru dostatečně nízké na to, aby vedly k procesům destrukce ozonu podobným těm, které se vyskytují v antarktické ozonové díře. Stejně jako v případě Antarktidy byl v arktických oblastech, kde dochází k vysoké míře destrukce ozonu, naměřen velký nárůst koncentrací reaktivního chloru.