Ozonförstöring
Ozonhålet i Antarktis
Det allvarligaste fallet av ozonförstöring dokumenterades för första gången 1985 i en artikel av forskarna Joseph C. Farman, Brian G. Gardiner och Jonathan D. Shanklin från British Antarctic Survey (BAS). Med början i slutet av 1970-talet har en stor och snabb minskning av det totala ozonet, ofta med mer än 60 procent i förhållande till det globala genomsnittet, observerats under våren (september-november) över Antarktis. Farman och hans kolleger dokumenterade först detta fenomen över sin BAS-station i Halley Bay, Antarktis. Deras analyser uppmärksammades av forskarsamhället, som konstaterade att dessa minskningar av den totala ozonpelaren var större än 50 procent jämfört med historiska värden som observerats med både markbaserad och satellitbaserad teknik.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Som ett resultat av Farman-artikeln uppstod ett antal hypoteser som försökte förklara det antarktiska ”ozonhålet”. Det föreslogs inledningsvis att ozonminskningen skulle kunna förklaras av den katalytiska klorcykeln, där enskilda kloratomer och deras föreningar avlägsnar enskilda syreatomer från ozonmolekyler. Eftersom ozonförlusten var större än vad som kunde förklaras av den mängd reaktivt klor som fanns tillgänglig i polartrakterna genom de processer som var kända vid den tiden, uppstod andra hypoteser. En särskild mätkampanj som genomfördes av National Aeronautics and Space Administration (NASA) och National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) 1987, liksom senare mätningar, visade att klor- och bromkemi verkligen var orsaken till ozonhålet, men av en annan anledning: hålet tycktes vara en produkt av kemiska reaktioner som sker på partiklar som utgör polära stratosfäriska moln (PSC) i den nedre stratosfären.
Under vintern blir luften över Antarktis extremt kall som ett resultat av bristen på solljus och en minskad blandning av luften i nedre stratosfären över Antarktis med luft utanför regionen. Denna minskade blandning orsakas av den cirkumpolära virveln, även kallad polarvintervirveln. Luft över Antarktis och dess intilliggande hav är effektivt isolerad från luft utanför regionen, eftersom den avgränsas av en stratosfärisk vindstråle som cirkulerar mellan cirka 50° och 65° sydlig bredd. De extremt kalla temperaturerna i virveln leder till att det bildas PSC:er, som uppstår på en höjd av cirka 12-22 km (cirka 7-14 miles). Kemiska reaktioner som äger rum på PSC-partiklar omvandlar mindre reaktiva klorhaltiga molekyler till mer reaktiva former, t.ex. molekylärt klor (Cl2) som ackumuleras under polarnatten. (Bromföreningar och kväveoxider kan också reagera med dessa molnpartiklar). När dagen återvänder till Antarktis tidigt på våren bryter solljuset ner det molekylära kloret till enskilda kloratomer som kan reagera med och förstöra ozon. Ozonförstöringen fortsätter tills polarvirveln bryts upp, vilket vanligtvis sker i november.
En polär vintervirvel bildas också på norra halvklotet. Den är dock i allmänhet varken lika stark eller lika kall som den som bildas i Antarktis. Även om polära stratosfäriska moln kan bildas i Arktis är de sällan tillräckligt långvariga för att ge omfattande minskningar av ozonet. Arktiska ozonminskningar på så mycket som 40 procent har uppmätts. Denna gallring sker vanligtvis under år då temperaturen i den lägre stratosfären i den arktiska virveln har varit tillräckligt låg för att leda till ozonförstörande processer som liknar dem som finns i det antarktiska ozonhålet. Liksom i Antarktis har stora ökningar av koncentrationerna av reaktivt klor uppmätts i arktiska områden där höga nivåer av ozonförstöring förekommer.