Impoverimento dell’ozono

Buco dell’ozono antartico

Il caso più grave di impoverimento dell’ozono è stato documentato per la prima volta nel 1985 in un documento degli scienziati del British Antarctic Survey (BAS) Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner, e Jonathan D. Shanklin. A partire dalla fine degli anni ’70, una grande e rapida diminuzione dell’ozono totale, spesso di oltre il 60% rispetto alla media globale, è stata osservata in primavera (da settembre a novembre) sull’Antartide. Farman e i suoi colleghi hanno documentato per la prima volta questo fenomeno sulla loro stazione BAS di Halley Bay, in Antartide. Le loro analisi hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica, che ha scoperto che queste diminuzioni nella colonna di ozono totale erano superiori al 50 per cento rispetto ai valori storici osservati sia da tecniche terrestri che satellitari.

A seguito dell’articolo di Farman, sono sorte diverse ipotesi che cercavano di spiegare il “buco dell’ozono” antartico. Inizialmente fu proposto che la diminuzione dell’ozono potesse essere spiegata dal ciclo catalitico del cloro, in cui singoli atomi di cloro e i loro composti rimuovono singoli atomi di ossigeno dalle molecole di ozono. Poiché si è verificata una perdita di ozono maggiore di quella che poteva essere spiegata dalla fornitura di cloro reattivo disponibile nelle regioni polari dai processi conosciuti a quel tempo, sono sorte altre ipotesi. Una speciale campagna di misurazione condotta dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA) e dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) nel 1987, così come misurazioni successive, dimostrarono che la chimica del cloro e del bromo erano effettivamente responsabili del buco dell’ozono, ma per un altro motivo: il buco sembrava essere il prodotto di reazioni chimiche che avvenivano sulle particelle che compongono le nuvole stratosferiche polari (PSC) nella bassa stratosfera.

Durante l’inverno l’aria sopra l’Antartide diventa estremamente fredda a causa della mancanza di luce solare e di una ridotta miscelazione dell’aria stratosferica inferiore sopra l’Antartide con l’aria al di fuori della regione. Questa ridotta miscelazione è causata dal vortice circumpolare, chiamato anche vortice polare invernale. Circondato da un getto di vento stratosferico che circola tra circa 50° e 65° S, l’aria sopra l’Antartide e i suoi mari adiacenti è effettivamente isolata dall’aria al di fuori della regione. Le temperature estremamente fredde all’interno del vortice portano alla formazione di PSC, che si verificano ad altitudini di circa 12-22 km (circa 7-14 miglia). Le reazioni chimiche che avvengono sulle particelle PSC convertono le molecole meno reattive contenenti cloro in forme più reattive come il cloro molecolare (Cl2) che si accumulano durante la notte polare. (Anche i composti del bromo e gli ossidi di azoto possono reagire con queste particelle di nuvole). Quando il giorno ritorna in Antartide all’inizio della primavera, la luce del sole rompe il cloro molecolare in singoli atomi di cloro che possono reagire con l’ozono e distruggerlo. La distruzione dell’ozono continua fino alla rottura del vortice polare, che di solito avviene in novembre.

Un vortice polare invernale si forma anche nell’emisfero nord. Tuttavia, in generale, non è né così forte né così freddo come quello che si forma in Antartide. Anche se le nuvole stratosferiche polari possono formarsi nell’Artico, raramente durano abbastanza a lungo da provocare ampie diminuzioni dell’ozono. Sono state misurate diminuzioni dell’ozono artico fino al 40%. Questo assottigliamento avviene tipicamente durante gli anni in cui le temperature della bassa stratosfera nel vortice artico sono state sufficientemente basse da portare a processi di distruzione dell’ozono simili a quelli riscontrati nel buco dell’ozono antartico. Come per l’Antartide, grandi aumenti delle concentrazioni di cloro reattivo sono stati misurati nelle regioni artiche dove si verificano alti livelli di distruzione dell’ozono.