Ozonpusztulás
Antarktiszi ózonlyuk
Az ózonpusztulás legsúlyosabb esetét először 1985-ben dokumentálták a British Antarctic Survey (BAS) tudósai, Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner és Jonathan D. Shanklin. Az 1970-es évek végétől kezdődően az Antarktisz felett tavasszal (szeptembertől novemberig) nagymértékű és gyors, a globális átlaghoz képest gyakran több mint 60 százalékos csökkenést figyeltek meg az összes ózonban. Farman és munkatársai dokumentálták először ezt a jelenséget az antarktiszi Halley-öbölben található BAS-állomásuk felett. Elemzéseik felkeltették a tudományos közösség figyelmét, amely megállapította, hogy a teljes ózonoszlopnak ez a csökkenése több mint 50 százalékos volt a földi és műholdas technikákkal megfigyelt történelmi értékekhez képest.
Encyclopædia Britannica, Inc.
A Farman-papír nyomán számos hipotézis született, amelyek az antarktiszi “ózonlyukat” próbálták magyarázni. Kezdetben azt javasolták, hogy az ózoncsökkenés a klór katalitikus körfolyamatával magyarázható, amelyben az egyes klóratomok és vegyületeik az ózonmolekulákból egyetlen oxigénatomot távolítanak el. Mivel több ózonveszteség következett be, mint amennyit az akkor ismert folyamatok által a sarkvidékeken rendelkezésre álló reaktív klórkészlettel meg lehetett volna magyarázni, más hipotézisek is felmerültek. A Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal (NASA) és a Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatal (NOAA) által 1987-ben végzett speciális mérési kampány, valamint későbbi mérések bebizonyították, hogy a klór- és brómkémia valóban felelős az ózonlyukért, de más okból: úgy tűnt, hogy a lyuk az alsó sztratoszférában a poláris sztratoszféra felhőit (PSC) alkotó részecskéken lejátszódó kémiai reakciók terméke.
Télen az Antarktisz feletti levegő rendkívül hideggé válik a napfény hiánya és az Antarktisz feletti alsó sztratoszférikus levegőnek a térségen kívüli levegővel való csökkent keveredése miatt. Ezt a csökkent keveredést a cirkumpoláris örvény, más néven a sarkvidéki téli örvény okozza. A körülbelül az ÉSZ 50° és 65° között keringő sztratoszférikus szélsugár által határolt, az Antarktisz és a szomszédos tengerek feletti levegő gyakorlatilag el van szigetelve a térségen kívüli levegőtől. Az örvényen belüli rendkívül hideg hőmérséklet a PSC-k kialakulásához vezet, amelyek nagyjából 12-22 km (kb. 7-14 mérföld) magasságban fordulnak elő. A PSC-részecskéken lejátszódó kémiai reakciók a kevésbé reakcióképes klórtartalmú molekulákat reakcióképesebb formákká, például molekuláris klórrá (Cl2) alakítják át, amelyek a sarki éjszaka során felhalmozódnak. (A brómvegyületek és a nitrogén-oxidok szintén reakcióba léphetnek ezekkel a felhőrészecskékkel). Amikor kora tavasszal visszatér a nappal az Antarktiszra, a napfény a molekuláris klórt egyes klóratomokká bontja, amelyek reakcióba léphetnek az ózonnal és elpusztíthatják azt. Az ózonpusztítás a sarki örvény felbomlásáig folytatódik, ami általában novemberben következik be.
A téli sarki örvény az északi féltekén is kialakul. Általában azonban nem olyan erős és nem olyan hideg, mint az Antarktiszon kialakuló. Bár az Északi-sarkvidéken is kialakulhatnak poláris sztratoszférikus felhők, ezek ritkán tartanak elég sokáig ahhoz, hogy az ózonszint nagymértékben csökkenjen. A sarkvidéki ózon akár 40 százalékos csökkenését is mérték már. Ez az elvékonyodás jellemzően olyan években következik be, amikor a sarkvidéki örvényben az alsó sztratoszféra hőmérséklete elég alacsony volt ahhoz, hogy az antarktiszi ózonlyukhoz hasonló ózonromboló folyamatokhoz vezessen. Az Antarktiszhoz hasonlóan a reaktív klór koncentrációjának nagymértékű növekedését mérték azokban az északi-sarkvidéki régiókban, ahol nagymértékű ózonpusztulás következik be.