Dziura ozonowa znowu rośnie. Jest trzy razy większa niż Brazylia

Pomiary wykonane przez satelitę Copernicus Sentinel-5P pokazują, że tegoroczna dziura ozonowa nad Antarktydą jest jedną z największych w historii. 16 września 2023 r. osiągnęła rozmiar 26 mln km2. To mniej więcej trzy razy więcej niż Brazylia.

Wyjątkowo duży obszar jaki osiągnęła w tym roku dziura ozonowa może być powodem do zaniepokojenia. Znajdujący się w stratosferze ozon stanowi kluczową barierę chroniącą powierzchnię Ziemi przed niebezpiecznym promieniowaniem. Dziura znajduje się jednak nad niemal bezludnymi obszarami, a jej powstanie wynika w ogromnym stopniu z lokalnych warunków atmosferycznych panujących nad Antarktydą. 

Warstwa ozonowa to delikatny, ale kluczowy element atmosfery Ziemi, znajdujący się w stratosferze około 10 do 30 kilometrów nad powierzchnią naszej planety. Składa się głównie z ozonu (O₃), który pełni rolę ochronną przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym (UV) emitowanym przez Słońce. Warstwa ozonowa chroni żywe organizmy przed negatywnymi skutkami ekspozycji na promieniowanie UV, takimi jak rak skóry i zaćma.

W latach 80. XX wieku zespół brytyjskich naukowców odkrył, że grubość tej warstwy nad Antarktydą drastycznie zmniejszyła się. Przyczyną były emisje przemysłowych chemikaliów, takich jak chlorofluorowęglowodory (CFC), powszechnie wykorzystywanych m.in. w lodówkach i aerozolach. Międzynarodowa współpraca doprowadziła do ustanowienia w 1987 r. Protokołu Montrealskiego, którego celem jest ograniczenie emisji substancji niszczących ozon.

Od tej pory dziura ozonowa nieco się zmniejszyła, ale jej rozmiar ulega regularnym wahaniom, uzależnionym od pogody panującej wokół Bieguna Południowego. Od sierpnia do października dziura ozonowa powiększa się, osiągając maksimum między połową września a połową października. Kiedy na półkuli południowej temperatury w stratosferze zaczynają rosnąć, proces zubożania warstwy ozonowej zwalnia, wir polarny słabnie i ostatecznie zanika, a pod koniec grudnia poziom ozonu wraca do normy.

Wystrzelony w październiku 2017 r. Copernicus Sentinel-5P to satelita europejskiego programu Copernicus przeznaczony do monitorowania naszej atmosfery. Jest częścią floty satelitów opracowywanych przez Europejską Agencję Kosmiczną ESA na potrzeby programu monitorowania środowiska Unii Europejskiej.

Satelita wyposażony jest w zaawansowany wielospektralny spektrometr obrazujący o nazwie Tropomi. Urządzenie to wykrywa unikalne “odciski palców" gazów atmosferycznych, dzięki czemu naukowcy mogą precyzyjnie określać m.in. to, gdzie w atmosferze znajdują się zanieczyszczenia. Dane dotyczące ozonu gromadzone przez instrument są przetwarzane w Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR).

“Pomiary stężenia ozonu dokonywane za pomocą satelity Sentinel-5P są o wiele dokładniejsze od pomiarów naziemnych, co pozwala nam dokładnie monitorować warstwę ozonową i jej zmiany" mówi Diego Loyola, naukowiec z DLR. Dzięki satelicie, badacze mogą zdalnie monitorować zmiany stężenia ozonu na całej planecie.

“Nasze pomiary wskazują, że tegoroczna dziura ozonowa powstała wcześnie i od połowy sierpnia szybko się powiększa" dodaje Antje Inness, naukowiec programu Copernicus. “16 września osiągnęła rozmiar ponad 26 mln km2. co czyni ją jedną z największych dziur ozonowych w historii".

Zmienność wielkości dziury ozonowej jest w dużej mierze zdeterminowana siłą silnego pasma wiatru, które otacza Antarktykę. Ten pierścień huraganowych wiatrów powstaje w wyniku ruchu obrotowego Ziemi i dużych różnic temperatur pomiędzy polarnymi i umiarkowanymi szerokościami geograficznymi. Jeśli pasmo wiatru jest silne, działa jak bariera: wymiana mas powietrza między szerokościami polarnymi i umiarkowanymi nie jest możliwa. Odcięte od cieplejszego powietrza warstwy atmosfery nad Antarktydą ulegają wtedy szybkiemu ochłodzeniu. 

Naukowcy nie wiedzą jeszcze, dlaczego tegoroczna dziura ozonowa jest aż tak wielka. Jedną z możliwych przyczyn spadku poziomu ozonu nad Antarktyką może być jednak wyjątkowo silna erupcja wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, do której doszło w styczniu 2022 r.

“Erupcja spowodowała wprowadzenie do stratosfery dużej ilości pary wodnej, która dotarła do południowych regionów polarnych dopiero po zamknięciu dziury ozonowej w 2022 r." tłumaczy Antje. "Para wodna mogła doprowadzić do wzmożonego tworzenia się polarnych chmur stratosferycznych. Dzięki nim, chlorofluorowęglowodory (CFC) mogą intensywniej reagować z ozonem, co przyspiesza niszczenie jego warstwy. Obecność pary wodnej może również przyczyniać się do ochłodzenia stratosfery Antarktyki, co jeszcze bardziej przyspiesza powstawanie chmur i wzmacnia wir polarny". 

Dokładny wpływ erupcji Hunga Tonga na dziurę ozonową na półkuli południowej jest jednak nadal przedmiotem badań. Naukowcy nigdy wcześniej nie mieli okazji precyzyjnie obserwować skutków umieszczenia w stratosferze tak wielkiej ilości pary wodnej. 

“Pomiary wykonywane przez satelitę Sentinel5P pozwalają nam precyzyjnie monitorować dziurę ozonową z kosmosu" podkreśla menadżer programu Copernicus Sentinel-5P w Europejskiej Agencji Kosmicznej, Claus Zehner. “Sama dziura ozonowa nie jest jednak bezpośrednio powiązana z globalnymi zmianami w poziomach ozonu, ponieważ jej powstanie zależy w ogromnym stopniu od wiejących na obszarach polarnych wiatrów". 

Europejska Agencja Kosmiczna monitoruje poziomy ozonu i formowanie się dziury ozonowej od wielu lat. Wystrzelony w październiku 2017 r. Sentinel-5P jest pierwszym satelitą programu Copernicus przeznaczonym do monitorowania atmosfery. 

Mimo tegorocznego wzrostu, dziura ozonowa w ostatnich latach staje się jednak coraz mniejsza. Dzięki sukcesowi Protokołu Montrealskiego ilość niszczących ozon gazów w atmosferze istotnie się zmniejszyła, co pozwala warstwie ozonowej powoli się odbudować. Naukowcy przewidują, że jeśli obecne trendy się utrzymają, globalna warstwa ozonowa powróci do normalnego stanu około 2050 r.