Epuizarea stratului de ozon
Gaura de ozon din Antarctica
Cel mai grav caz de epuizare a stratului de ozon a fost documentat pentru prima dată în 1985 într-o lucrare a cercetătorilor de la British Antarctic Survey (BAS) Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner și Jonathan D. Shanklin. Începând de la sfârșitul anilor 1970, o scădere mare și rapidă a ozonului total, adesea cu peste 60% față de media globală, a fost observată primăvara (septembrie – noiembrie) deasupra Antarcticii. Farman și colegii săi au documentat pentru prima dată acest fenomen deasupra stației lor BAS din Halley Bay, Antarctica. Analizele lor au atras atenția comunității științifice, care a constatat că aceste scăderi ale coloanei totale de ozon au fost mai mari de 50 la sută în comparație cu valorile istorice observate atât prin tehnici terestre, cât și prin satelit.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Ca urmare a articolului lui Farman, au apărut o serie de ipoteze care au încercat să explice „gaura de ozon” din Antarctica. Inițial s-a propus că scăderea ozonului ar putea fi explicată prin ciclul catalitic al clorului, în care atomii de clor simplu și compușii lor scot atomii de oxigen simplu din moleculele de ozon. Deoarece pierderea de ozon a fost mai mare decât cea care putea fi explicată prin aportul de clor reactiv disponibil în regiunile polare prin procesele cunoscute la acea vreme, au apărut alte ipoteze. O campanie specială de măsurători efectuată de Administrația Națională pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) și de Administrația Națională Oceanică și Atmosferică (NOAA) în 1987, precum și măsurători ulterioare, au dovedit că chimia clorului și a bromului era într-adevăr responsabilă pentru gaura de ozon, dar dintr-un alt motiv: gaura părea să fie produsul unor reacții chimice care au loc pe particulele care alcătuiesc norii stratosferici polari (PSC) din stratosfera inferioară.
În timpul iernii, aerul de deasupra Antarcticii devine extrem de rece, ca urmare a lipsei de lumină solară și a amestecului redus al aerului stratosferic inferior de deasupra Antarcticii cu aerul din afara regiunii. Această amestecare redusă este cauzată de vortexul circumpolar, numit și vortexul polar de iarnă. Limitat de un jet de vânt stratosferic care circulă între aproximativ 50° și 65° S, aerul de deasupra Antarcticii și a mărilor adiacente este efectiv izolat de aerul din afara regiunii. Temperaturile extrem de scăzute din interiorul vortexului duc la formarea PSC-urilor, care apar la altitudini de aproximativ 12 până la 22 km (aproximativ 7 până la 14 mile). Reacțiile chimice care au loc pe particulele PSC transformă moleculele mai puțin reactive care conțin clor în forme mai reactive, cum ar fi clorul molecular (Cl2), care se acumulează în timpul nopții polare. (Compușii de brom și oxizii de azot pot, de asemenea, să reacționeze cu aceste particule de nor). Când ziua revine în Antarctica la începutul primăverii, lumina soarelui rupe clorul molecular în atomi de clor simplu care pot reacționa cu și distruge ozonul. Distrugerea ozonului continuă până la destrămarea vortexului polar, care are loc, de obicei, în noiembrie.
În emisfera nordică se formează, de asemenea, un vortex polar de iarnă. Cu toate acestea, în general, acesta nu este nici la fel de puternic și nici la fel de rece ca cel care se formează în Antarctica. Deși în Arctica se pot forma nori stratosferici polari, aceștia rareori durează suficient de mult pentru a determina scăderi extinse ale ozonului. Au fost măsurate scăderi ale ozonului arctic de până la 40%. Această subțiere are loc, de obicei, în anii în care temperaturile din straturile inferioare ale stratosferei în vortexul arctic au fost suficient de scăzute pentru a duce la procese de distrugere a ozonului similare cu cele constatate în gaura de ozon din Antarctica. Ca și în cazul Antarcticii, au fost măsurate creșteri mari ale concentrațiilor de clor reactiv în regiunile arctice în care au loc niveluri ridicate de distrugere a ozonului.
.