Reklama
Polityka_blog_top_bill_desktop
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot1
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot2
niedowiary - blog (szalonych) naukowców niedowiary - blog (szalonych) naukowców niedowiary - blog (szalonych) naukowców

3.12.2019
wtorek

Ozon w wirze

3 grudnia 2019, wtorek,
30 listopada 2019

Jakiś czas temu pisałem o wirze w na pograniczu troposfery i stratosfery, który odgranicza mroźne arktyczne powietrze od zaledwie chłodnego powietrza polarnego (w którego strefie zwykle leży Polska). Bariera ta tworzy dwa rejony atmosfery o różnej temperaturze, ale i o różnej zawartości ozonu.

Na półkuli północnej sprawa jest dynamiczna i stosunkowo nietrwała, a zaburzenia mogą skutkować kilka razy w ostatnich latach występującą sytuacją, gdy temperatura na Spitsbergenie była zimą albo na przedwiośniu podobna do tej w Portugalii, za to Europa Środkowa czy Stany Zjednoczone doświadczały zim stulecia.

Na półkuli południowej układ lądów jest inny. Inny jest więc układ prądów morskich, które mogą prawie bez przeszkód płynąć wokół Antarktydy, i wiatrów. Ostatecznie bariera, jaką tworzy stratosferyczny wir, jest tam więc dużo stabilniejsza. Wiąże się to z historią lądolodu antarktycznego i rekordami zimna.

Pod koniec nocy antarktycznej ozonosfera, czyli część stratosfery z najwyższą zawartością ozonu, wychładza się tak, że z niewielkich ilości wody znajdującej się tam tworzą się chmury, to zaś powoduje uwalnianie reaktywnych form chloru i fluoru ze związków określanych jako freony. Jednocześnie układ Ziemi wobec wiatru słonecznego jest taki, że promieniowania ultrafioletowego, które by wspierało przemianę tlenu w ozon, jest mało.

O szczegółach powstawania dziury ozonowej napisano dużo, więc nie będę się rozpisywał. Jednym z kluczowych czynników, dzięki którym można mówić o dziurze w warstwie ozonowej, a nie po prostu o ogólnym chudnięciu tej warstwy, jest izolacyjna rola powietrznych prądów wokółantarktycznych. Tam, gdzie promieniowanie UV dociera stale, zanikający ozon jest w miarę na bieżąco odnawiany. Dlatego nad większością Ziemi jego zawartość, choć nie w pełni homogeniczna (takie rzeczy monitoruje się metodami naziemnymi i satelitarnymi oraz przez bezpośrednie pomiary np. z balonów meteorologicznych), to przez ciągłe mieszanie się mas powietrza jest dość wyrównana. A przynajmniej obszary o różnej zawartości ozonu są nietrwałe i przemieszczają się. Tydzień temu nad Polską było ponad 300 dobsonów, co jest dość typową wartością, nad europejską częścią rosyjskiej Arktyki – trochę ponad 200 (to już blisko umownej granicy dziury ozonowej), podczas gdy nad Cieśniną Beringa i Morzem Ochockim – ponad 500. Kilka dni później strefa bliska wartościom dziury przeniosła się nad Morze Północne, a strefa wysokiej zawartości – rozszerzyła o kanadyjską Arktykę. Wyjątkiem są komórki arktyczna i antarktyczna, zwłaszcza ta druga.

Jak już wspomniałem, bariera wokół Arktyki jest słaba. Zwykle rozpada się wiosną, co może skutkować majowymi przymrozkami. Niedawno kilka razy osłabiała się już wcześniej. Przyczyn jest kilka, a jedną z nich jest ocieplenie powierzchni Ziemi i troposfery (stratosfera w ostatnich kilkudziesięciu latach raczej się ochładza, co jest związane ze słabnącą aktywnością Słońca, ale też właśnie ze spadkiem zawartości ozonu, który ociepla tę warstwę). Wokół Antarktydy bariera jest dużo silniejsza.

W tym roku doświadczyliśmy wyjątkowej sytuacji: bariera osłabła, a ciepłe (stosunkowo) powietrze ze strefy umiarkowanej i niższej warstwy atmosfery dotarło do stratosfery nad Antarktydą. Dotąd coś podobnego zaobserwowano tylko raz, w 2002 r.

Jakie są tego skutki? Prawdopodobnie lato na Antarktydzie, które właśnie nadchodzi, będzie nieco cieplejsze niż zwykle i więcej lądolodu spłynie do oceanu. Prądy morskie prawdopodobnie przyniosą bardziej sztormową pogodę na południowych wybrzeżach Australii, za to strefa północna może być suchsza.

To prognozy. Tymczasem już wiadomo, że dziura ozonowa nad Antarktydą osiągnęła maksymalny rozmiar 16,4 mln km kw. Dla porównania – w zeszłym roku to było 24,8 mln, a rekordowe 29,9 mln w 2000 r. Podobne do tegorocznej wartości były notowane w latach 80., ale jeszcze na przełomie lat 70. i 80. to było 1-3 mln km kw. Zatem od momentu, gdy zaczęto w ogóle na poważnie mówić o dziurze ozonowej poza gronem specjalistów, jest to rekordowo mały obszar. Zawartość ozonu w tym roku spadła do wartości 120 dobsonów, podczas gdy w zeszłym roku były to 102 dobsony. To też są wartości podobne do tych z lat 80., ale tu jest mniej spektakularnie, bo choćby w 2017 r. spadek był mniejszy, bo do 131 dobsonów. Niemniej w historii obserwacji to wciąż jedna z wyższych wartości. Co jest wyjątkowe, to data osiągnięcia minimum. Zwykle jest to koniec południowej zimy – wrzesień lub październik – tym razem zaś zawartość ozonu przestała spadać już od połowy sierpnia. To sprawia, że w zestawieniach pokazujących stan warstwy ozonowej w tym samym sezonie referencyjnym (mniej więcej od połowy września do połowy października) te wartości są spektakularnie optymistyczne (powierzchnia dziury – 9,3 mln km kw. i zawartość ozonu – 167,0 dobsona).

Wzajemne relacje globalnego ocieplenia i warstwy ozonowej są skomplikowane. Ozon jest gazem cieplarnianym, ale rozkładające go freony – też. Ilość ozonu zależy od chmur stratosferycznych, a sama wpływa na insolację powierzchni Ziemi. Przykład gwałtownego wzrostu dziury ozonowej w połowie lat 80. i zatrzymania tego wzrostu dekadę później jest symbolicznym obrazem, jak działalność człowieka może zmieniać globalny obraz Ziemi. Na razie wciąż raczej możemy mówić jedynie o zatrzymaniu wzrostu dziury ozonowej niż o jej rzeczywistym kurczeniu (choć trend odwracający już da się zauważyć), bo wyemitowany przez nas chlor i fluor wciąż działają (a są sygnały o dalszej nielegalnej emisji freonów). Niemniej dzięki temu anomalie klimatyczne, jak tegoroczne ocieplenie stratosfery, mają szansę na przynajmniej chwilowe odtworzenie warunków sprzed czasu dziury ozonowej.

Piotr Panek

ilustracja: NASA Ozone Watch

Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_mobile
Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_desktop

Komentarze: 12

Dodaj komentarz »
  1. Ale co to jest ten dobson?

  2. Świadomie nie podałem definicji dobsona, bo jest trochę skomplikowana. Wystarczy wiedzieć, że jest miarą ilości ozonu w całym słupie atmosfery. W zasadzie więc obejmuje też np. ozon troposferyczny ze smogu, ale tego jest w porównaniu z ozonem stratosferycznym tak mało, że jest to zaniedbywalne. Jeżeli chce się podać ilość ozonu na poszczególnych poziomach atmosfery, zwykle używa się ciśnienia parcjalnego w mPa. Nad Polską w ozonosferze (na wysokości 25 km) jest to średnio kilkanaście mPa, a przy powierzchni jakieś 3-4 mPa.

  3. Ile ozonu bylo gdy atmosfera miala 40% tlenu?

  4. Reklama
    Polityka_blog_komentarze_rec_mobile
    Polityka_blog_komentarze_rec_desktop
  5. Proponuję uzupełnić informacje o relacje ozon – UV.

  6. Relacje ozon-UV z jednej strony są powszechnie znane, z drugiej, na tyle obszerne, że gdybym chciał je uzupełniać, wyszedłby kolejny wpis. Może innym razem. W skrócie, ozon powstaje m.in. dzięki rozbijaniu cząsteczek tlenu przez promieniowanie UV, z drugiej, już powstały ozon pochłania UV w pewnym zakresie długości fali. Pochłanianie to jest na tyle swoiste, że ilość docierającego do powierzchni Ziemi UV o danej długości jest jedną z metod na szacowanie ilości ozonu opracowaną przez niejakiego Dobsona. Pochłanianie to też jest odpowiedzialne za ogrzewanie stratosfery (ozon pochłania też promieniowanie podczerwone, co z kolei jest częścią efektu cieplarnianego, ale to inna sprawa).

    Sprawy te są na tyle złożone, że nie spodziewam się prostej proporcji, że gdyby tlenu było 40%, ozonu też byłoby dwa razy więcej. Ale jak jest naprawdę w tym względzie – nie wiem.

  7. Ponad ćwierć wieku temu zajmowałem się potencjalnymi skutkami biologicznymi podwyższonego stężenia ozonu i UV-B.
    Wówczas był problem potencjalnego wzrostu stężenia ozonu troposferycznego a spadkiem stratosferycznego.
    Nie śledzę bieżących informacji na te tematy, ale może warto przypomnieć „młodzieży” o tej współzależności.

  8. Monitoringowi ozonu troposferycznego poświęcony jest cały rozdział raportu: https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2019

  9. @ppanek
    Sprawy te są na tyle złożone, że nie spodziewam się prostej proporcji, że gdyby tlenu było 40%, ozonu też byłoby dwa razy więcej. Ale jak jest naprawdę w tym względzie – nie wiem.

    Zgaduję, że nie ma żadnych metod pozwalających na szacowanie dawniejszej zawartości ozonu w atmosferze – chyba ozon troposferyczny nie pozostawia po sobie żadnych śladów swoistych? (a ten znajdujący się wyżej – tym bardziej).

    A czy wystawienie pojemnika z „rekonstruowanym” powietrzem z 40% tlenu na działanie UV – na poziomie morza, w Himalajach albo na orbicie – pozwoliłoby na jakiekolwiek sensowne wnioski?

  10. Tak sie zlozylo ze dwa dni temu mielismy przyjemnosc bycia w “Ozone” ICC Hong Kong. Dobra nazwa dla baru na 118 pietrze.

  11. Reklamowo pewnie dobra. Nie wiem, dokładnie jaką ma wysokość to 118 piętro, ale zawartość ozonu do wysokości kilku kilometrów jest dość podobna (choć w pojedyncze dni zdarza się, że przy samej powierzchni jest niższa niż już na wysokości kilkuset metrów, ale to raczej epizody). Na wysokości jakichś ośmiu kilometrów spada, a od jakichś piętnastu (wyjątkowo już od dziesiątego) wzrasta do poziomu podobnego, jak w dolnej troposferze, ale rośnie szybko i już na dwudziestu kilku osiąga maksimum, po czym powoli spada.

    Takie wysokości są typowe dla Polski. Hongkong jest bliżej równika, więc tam tropopauza jest wyżej, promieni słonecznych więcej, ale ogólny układ musi być podobny.

  12. @Sławomirski
    Pewniej wiecej tam było dymu i gazu łzawiacego niz ozonu.

  13. ICC jest najwyzszym budynkiem w Hong Kong. Chyba ma 480 metrow wysokosci. Na najwyzszym pietrze jest bar Ozone i basen hotelu Ritz Carlton. Saczylem japonskie piwo i ogladalem z zona panorame miasta. Szczyt budynku lekko sie rusza pomimo tego ze nie bylo silnego wiatru. Gdy zapadl zmrok wlaczyly sie elektryczne grzejniki bo bar nie ma dachu a bylo niezbyt cieplo. Zadnego ruchu budynku nie czulem w swoim pokoju na 108 pietrze. Powietrze jest czyste w miescie. Gazu lzawiacego nie bylo. Byla za to widoczna obecnosc sluzb porzadkowych na lotnisku.

    Ozon jest szkodliwy dla oddychania.

css.php