В весенних климатических аномалиях Северного полушария обвинили арктическую озоновую дыру
Климатологи исследовали с помощью модельных экспериментов связь между периодически наблюдаемым весенним истощением озонового слоя над Арктикой и состоянием климата в Северном полушарии. Оказалось, что экстремальное снижение концентрации озона в арктической стратосфере влечет за собой аномалии температуры и количества осадков над большей частью Евразии. Об исследовании сообщает статья в Nature Geoscience.
За распад озона в атмосфере Земли помимо фотолиза под действием солнечного ультрафиолета ответственны несколько каталитических циклов: азотный, водородный, хлорный (галогеновый). Значимость последнего возросла с конца 1970-х годов из-за антропогенных выбросов озоноразрушающих веществ — хлорфторуглеродов и бромсодержащих производных насыщенных углеводородов. Они сдвинули равновесие озон-кислородного цикла в сторону снижения концентрации озона. После вступления в силу в 1989 году Монреальского протокола выбросы этих вредных соединений удалось ограничить, благодаря чему содержание озона стало восстанавливаться в полярных регионах, где разрушение этого газа происходит наиболее интенсивно.
Сильнее всего истощение озонового слоя выражено над Антарктикой, где этому процессу способствуют специфические условия. Здесь стабильный полярный вихрь мешает естественному притоку озона, а при экстремально низких температурах и малой высоте тропопаузы формируются полярные стратосферные (так называемые перламутровые) облака. Поверхность ледяных частиц в них катализирует разрушающие озон реакции с участием галогенсодержащих веществ. Минимум концентрации озона приходится на время сразу после полярной ночи, когда начинает действовать фотолитический цикл.
Аналогичные явления происходят и в арктическом регионе, хотя из-за различий в характере атмосферной циркуляции (полярный вихрь здесь значительно менее устойчив, а температуры выше) они выражены слабее, чем в Антарктике. В то время как связь между состоянием антарктической озоновой дыры и изменениями сезонных климатических условий в Южном полушарии активно исследуется уже давно (1, 2), для Арктики этот вопрос все еще остается малоизученным. Известно, что низкие весенние концентрации озона здесь сопровождаются аномалиями, соответствующими положительной фазе Арктической осцилляции, при которой преобладают повышенные температуры.
Для прояснения характера связи между этими явлениями группа исследователей из США и Швейцарии во главе с Мариной Фридель (Marina Friedel) из Института изучения атмосферы и климата в Цюрихе проанализировала данные наблюдений за состоянием арктического (от 60 до 90 градусов северной широты) озонового слоя и колебаниями температуры и уровня осадков на протяжении четырех десятилетий — с 1980 по 2020 год. Ученых интересовало, насколько климатические аномалии зависят от колебаний озон-кислородного цикла и не являются ли эти колебания лишь пассивным индикатором динамических процессов в нижней стратосфере. Расчет весеннего минимума концентрации озона производился по парциальному давлению для высот с атмосферным давлением от 70 до 30 гектопаскалей на основе усредненных данных о суточных концентрациях этого газа.