У 2000-х роках людей не особливо турбувало глобальне потепління та ризик падіння астероїда — таке враження принаймні складалося під час перегляду телевізора. Найчастіше дослідники говорили про збільшення озонової дірки над територією Антарктиди. Вона була виявлена у XX столітті і розросталася у серпні, зникаючи приблизно у січні. Оскільки озоновий шар необхідний захисту нашої планети від сонячної радіації, вважалося, що її зникнення спричинить загибель багатьох живих організмів Землі, особливо у морях і океанах. Побоювання виникли не на порожньому місці і були повністю зумовлені, тому весь світ вжив заходів щодо зменшення озонової діри шляхом відмови від цілого ряду хімікатів, що його руйнують. Давайте розберемося, наскільки ефективними виявилися нові заходи та як озонова діра виглядає у 2022 році.
Полярний вихор в атмосфері Землі
Для чого потрібний озоновий шар Землі
Озоновим шаром називається частина земної атмосфери, де міститься найбільша концентрація блакитного газу озону. Вона знаходиться на висоті між 10 і 40 км над поверхнею Землі та поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, тим самим захищаючи від нього все живе. Без жодних перебільшень, цей шар атмосфери є одним із найголовніших чинників існування життя на нашій планеті — можливо, без нього воно б взагалі не виникло.
Шари земної атмосфери
Що таке озонова діра
Протягом багатьох століть концентрація озону в земній атмосфері була ідеальною, хоч іноді вона й порушувалася.Через діяльність людей, згодом її концентрація почала різко падати, що призвело до утворення величезної дірки — сфери атмосфери з дуже тонким шаром озону. Вона розташовується над Антарктидою і тягнеться на безліч мільйонів квадратних кілометрів. Озоновий шар стає тонким і в багатьох інших частинах світу, що викликає у вчених безліч побоювань.
Розмір озонової діри над Антарктидою постійно змінюється
Підводне виверження вулкана наповнило атмосферу водою. Чим це загрожує?
Чому озонова діра знаходиться над Антарктидою
Озонову дірку над Антарктидою вперше було виявлено 1985 року. Її діаметр досягав 1000 кілометрів і вона була непостійною — у серпні вона ставала більшою, а в січні практично зникала. Спостереження показали, що хімічні сполуки, що руйнують озоновий шар, утворюються в Північній півкулі, а потім потрапляють у верхні шари атмосфери і зберігаються протягом декількох років.
Вважається, що в основному озон руйнується через діяльність людини
З квітня до серпня на Антарктиді панує полярна ніч, а за відсутності сонячного світла озон не утворюється. Накопичений газ у своїй починає зникати, оскільки молекули озону нестабільні. Хімікати, які потрапляють в атмосферу, ще сильніше прискорюють цей процес. До того ж, низькі температури антарктичної зими призводять до утворення полярного вихору, повітря в якому не поєднується з повітрям з інших широт.
Хімікати у багато разів прискорюють розпад озону
Зрештою виходить, що найбільша озонова діра розташовується над Антарктидою через її кліматичні особливості.
Які речовини руйнують озоновий шар
Озоновий шар багато в чому руйнується через викиди хімікатів.Було науково доведено, що руйнівними є хлорфторвуглеці, що містяться в холодильній техніці, що входять до складу наповнювача вогнегасників галони, а також різні аерозолі та компоненти засобів для чищення.
Озоновий шар землі повільно, але вірно зникає через хімікати
Також вважається, що озоновий шар може руйнуватися через виверження вулканів. Наприклад, 1991 року філіппінський вулкан Пінатубо став причиною зменшення товщини озонового шару через вивільнення великої кількості галогенів. Однак ці речовини зникли вже через три роки, тоді як хімікати від діяльності людей зберігаються протягом десятиліть. Тому у виникненні озонових дірок найбільше винні люди, а не природа.
Виверження вулкана Пінатубо у 1991 році
Небезпека озонової дірки
Коли озоновий шар стає тонким, всі живі істоти на Землі починають зазнавати небезпечного випромінювання Сонця. Через це можуть постраждати всі як тварини, так і люди. За розрахунками вчених, витончення озонового шару навіть на 1% збільшує ризик розвитку раку шкіри на 3%.
Витончення озонового шару може стати причиною виникнення серйозних хвороб
Щоб зупинити розростання озонових дірок, у 1985 році було створено Монреальський протокол, який забороняв використання руйнівних озон хімікатів. Документ підписали 196 країн і він набув чинності 1989 року — очікувалося, що вжиті заходи дозволять відновити озоновий шар Землі вже 2050 року.
Яким буде світ у 2050 році, якщо не зупинити зміну клімату? Відповідь тут.
Озоновий шар у 2022 році
Спочатку здавалося, що Монреальський протокол добре працює. З 2000 до 2015 року площа дірки скоротилася на 4,5 мільйона квадратних кілометрів.За даними за 2016 рік, вона стала меншою ще на 5 мільйонів квадратних кілометрів. Результат є, але вчені схильні припускати, що розмір озонової дірки зменшується за рахунок скорочення небезпечних викидів. Насамперед це може бути пов'язане зі збільшенням температури повітря у стратосфері. Також відновленню цілком міг сприяти Антарктичний вихор, який є потужним атмосферним утворенням зі зниженим тиском, що обертається над Антарктидою за годинниковою стрілкою.
Озонова діра у 1979 та 2008 році
Незважаючи на скорочення площі озонової діри над Антарктидою, 2022 року вона все одно залишається великою. Спостереження за станом озонового шару ведеться за допомогою супутників Aura, Suomi NPP та NOAA-20. У жовтні 2022 року вони помітили максимальну озонову дірку площею 26,4 мільйона квадратних кілометрів. За розрахунками вчених, якщо все так піде й надалі, озоновий шар відновиться пізніше, ніж очікувалося приблизно в 2070 році.
Розмір та форма озонової діри над Південним полюсом станом на 5 жовтня 2022 року, коли вона досягла свого максимального одноденного розміру за рік
Щоб не пропускати важливих новин науки та технологій, підпишіться на наш Дзен-канал.
Можливо, у майбутньому країни вживуть нових заходів для зменшення озонової діри. У 2017 році вчені з'ясували, що озоновий шар Землі також можуть руйнувати дихлорметан та 1,2-дихлоретан, які не враховані у Монреальському протоколі. Також варто зазначити, що озоновий шар руйнується через глобальне потепління, а точніше, через лісові пожежі, що виникають з його причин — подробиці про це трохи раніше розкрив мій колега Андрій Жуков, ось посилання.
2023 рік розпочався з рідкісною гарною новиною для планети: озоновий шар повністю відновиться протягом наступних 40 років. Такого висновку дійшли експерти ООН, які випустили доповідь про дотримання Монреальського протоколу (він регулює викиди речовин, що руйнують озоновий шар). При цьому ще кілька десятиліть тому озонова діра здавалася чи не найгострішою проблемою перед людством.
То що, жодної проблеми не існувало? То був фейк чи що?
Ні. Проблема виснаження озону справді була дуже серйозною та загрожувала великими неприємностями для людей. Завдяки глобальній забороні викидів низки хімічних речовин катастрофічного сценарію вдалося уникнути: спочатку озонова діра над Антарктидою (найвідоміша і найбільша над Землею) перестала зростати, а потім почала скорочуватися. Але розслаблятися рано – людство продовжує отруювати атмосферу купою шкідливих хімікатів.
А озонова дірка – це взагалі що таке?
Зазвичай коли люди чують про озонову дірку, то уявляють буквально отвір в атмосфері. Насправді озонова діра — це область у верхніх шарах атмосфери, де концентрація газу озону нижча за певний поріг. Якщо застосувати аналогію з тканиною, це не дірка, а скоріше потертість. У свою чергу атмосферний озон відповідає за поглинання шкідливого ультрафіолетового (УФ) випромінювання Сонця.
Хіба ультрафіолет не допомагає виробляти вітамін D? І чи не корисний для здоров'я?
Більш інтенсивна дія ультрафіолетового випромінювання насправді здатна знизити дефіцит вітаміну D в організмі.Проблема в тому, що меланома стане надто великою платою за додаткову дозу вітаміну, яку можна отримати менш небезпечними способами, наприклад, через препарати.
Втративши озонового шару, Земля втратила б «щит», який рятує її від УФ-випромінювання Сонця. В результаті постраждають люди, тварини та рослини.
- УФ-випромінювання пошкоджує ДНК у клітинах шкіри, що призводить до збільшення ризику розвитку раку шкіри — базальноклітинної та плоскоклітинної карцином, а також більш небезпечної, ніж рак, меланоми. За оцінками Всесвітньої організації охорони здоров'я, 10-відсоткове зниження концентрації озону призведе до додаткових чотирьох з половиною тисяч захворювань меланомою та 300 тисяч випадків немеланомного раку шкіри на рік.
- УФ-випромінювання пошкоджує кришталик ока, що може призвести до розвитку катаракти. За оцінками 2005 року, лише у США це загрожує появою 830 тисяч пацієнтів із катарактою до 2050 року.
- Є й екзотичніші наслідки: дослідження 2011 року, наприклад, виявило зв'язок скорочення озонового шару з важкими сонячними опіками у китів.
Кажуть, вітамін D потрібно приймати цілий рік (навіть коли зима скінчиться!) І він захистить від раку, інфаркту та взагалі майже всіх хвороб. А як насправді?
Тож через що ж утворюються озонові дірки?
Основна причина – викиди хлорфторвуглеців (ХФУ), хімічних речовин, які піднімаються в стратосферу та руйнують молекули озону. Довгий час вони застосовувалися, наприклад, у холодильниках та аерозолях. 1974 року з'явилася перша наукова стаття, яка пов'язала викиди ХФУ з руйнуванням озону. За це відкриття її автори, американські хіміки Маріо Моліна та Шервуд Роуленд, отримали 1995-го Нобелівську премію з хімії — спільно з нідерландцем Паулем Крутценом.
Виходить, що мій аерозольний дезодорант треба викинути? І як бути з холодильниками — вони й досі руйнують озоновий шар?
Більше можна не переживати: сучасні аерозолі та холодильники не завдають шкоди озоновому шару. Замість озоноруйнівних хімікатів у них тепер використовуються безпечніші аналоги (хімічно вони дуже схожі, але не містять атомів хлору).
Вчені вигадали холодильник, де замість фреона — гумки для волосся. Він не забруднює довкілля і (можливо) буде найефективнішим
Вчені вигадали холодильник, де замість фреона — гумки для волосся. Він не забруднює довкілля і (можливо) буде найефективнішим
Після того, як вчені встановили зв'язок ХФУ з руйнуванням озонового шару, стало зрозуміло, що процес можна зупинити, просто заборонивши шкідливі речовини. Потрібна лише політична воля та об'єднання зусиль усієї світової спільноти, адже недостатньо заборонити ХФУ в одній країні чи на одному континенті.
Перший крок до заборони ХФУ було зроблено у березні 1985 року, коли два десятки країн, у тому числі СРСР, Франція, Німеччина, Великобританія та США, підписали Віденську конвенцію про охорону озонового шару.
Наступним етапом стало підписання восени 1987 року Монреальського протоколу щодо речовин, що руйнують озоновий шар. Цей міжнародний договір, який набув чинності 1989 року, містить план поетапної відмови від ХФУ та деяких інших хімікатів.
2009 року Віденська конвенція та Монреальський протокол стали першими договорами в історії ООН, які отримали загальну ратифікацію, — це означає, що до них офіційно приєдналися усі визнані держави світу.
Росія припинила виробництво основних озоноруйнівних речовин до 2001 року і з того часу продовжує виведення з обігу інших хімікатів. Наприклад, у 2022 році за розпорядженням російського уряду потрібно було знизити використання озоноруйнівних речовин у промисловості на 20%.
Чудові слова. Але що з озоновою діркою над Антарктидою? Вона розсмокталася?
Поки що ні. Найбільша озонова діра, як і раніше, розташована над Антарктикою, її площа варіюється з кожним сезоном, але може досягати 25 мільйонів квадратних кілометрів. Це приблизно вдвічі більше площі Сибіру від Уралу до Тихого океану.
Розмір антарктичної озонової діри, як і раніше, дуже великий, але намітився тренд до її зменшення. Якщо всі країни продовжуватимуть зберігати заборону на ХФУ та інші хімічні речовини, то озонова дірка над Антарктидою відновиться приблизно до 2066 року, прогнозують автори нової доповіді ООН.
Динаміка зростання та скорочення озонової діри над Антарктикою. На графіку два показники — середньорічна та максимальна за рік площа області зі зниженою концентрацією озону.
Зачекайте! Якщо дірка нікуди не поділася, чи можна говорити про якийсь успіх міжнародних зусиль?
У 2016 році, майже через три десятиліття після підписання протоколу, вчені помітили ознаки того, що озоновий шар почав відновлюватися. На початок 2022 року концентрація озоноруйнівних речовин у стратосфері в середніх широтах впала на 50%, повернувшись до рівня 1980 року.
Ще в 2009 році вчені NASA змоделювали, як виглядав би світ у 2040 році без Монреальського протоколу та заборони на використання ХФУ: озонова діра покрила б увесь світ, а в помірних широтах опівдні в ясний літній день можна було б отримати помітний сонячний опік за 10 хвилин. Цього апокаліптичного сценарію вдалося уникнути завдяки своєчасним діям світової спільноти.
У 2003 році колишній генсек ООН Кофі Аннан назвав Монреальський протокол «можливо, найуспішнішою міжнародною природоохоронною угодою». Через двадцять років він залишається, мабуть, єдиним прикладом того, як спільні зусилля політиків і вчених призводять до швидких позитивних змін у планетарному масштабі.
Як взагалі вдалося домовитись про захист озонового шару? Невже виробники та політики у вісімдесяті не лобіювали збереження статус-кво?
Виробники хімікатів виразно не були раді, коли вчені звинуватили їхню продукцію в руйнуванні озонового шару. Керівник DuPont, наприклад, писав, що «теорія руйнування озону — наукова фантастика». Але незабаром з'ясувалося, що потенційні замінники ХФУ — пропан, бутан та ізобутан — дешевші у виробництві, тож опозиція промисловців зійшла нанівець.
Крім того, екологічні та споживчі організації проводили масові кампанії, включаючи бойкоти компаній, які використовують ХФУ. Цей тиск змусив деякі американські компанії відмовитися від ХФУ ще до їхньої глобальної заборони. Тож на момент прийняття Монреальського протоколу ринок ХФУ вже скоротився.
Щоб спростити відмову від ХФУ для країн, що розвиваються, США та їхні союзники виділили 160 мільйонів доларів на передачу своїх технологій.Зрештою, успіху протоколу сприяло те, що він запроваджував санкції, що забороняють торгівлю рядом озоноруйнівних речовин із тими країнами, які його не підписали, — це стимулювало інші держави приєднатися до угоди.
Динаміка викидів озоноруйнівних сполук. Максимум було досягнуто 1988 року — саме перед тим, як набрав чинності Монреальський протокол.
Проте шлях до світу без озонової діри виявився звивистим. У 2019 році стало відомо, що нелегальні викиди забороненого Монреальським протоколом трихлорфторметану (CFC-11) протягом кількох років зростали у двох промислово розвинених провінціях на сході Китаю. Швидше за все, CFC-11 застосовувався для виготовлення пінопласту. Китайські викиди загрожували відчутно затримати відновлення озонового шару.
На щастя, через чотири роки уряд Китаю загалом зупинив викиди трихлорфторметану, дозволивши вченим підтвердити, що озоновий шар повністю відновиться протягом кількох десятиліть. Китайські викиди останніх років хоч і відтягли хепі-енд, але лише на рік, зазначають автори доповіді.
Монреальський протокол – історія успіху міжнародного співробітництва. Чи не можна повторити цей трюк із зміною клімату?
Зміна клімату та виснаження озонового шару – дві різні глобальні екологічні проблеми. І впоратися з озоновою діркою було значно простіше.
Зміна клімату в першу чергу обумовлена викидом парникових газів, наприклад, вуглекислого газу та метану в атмосферу. Ці гази утримують тепло і викликають нагрівання Землі. Озонова діра, як ми вже з'ясували, спровокована викидом в атмосферу низки хімічних речовин (зокрема, хлорфторвуглеців), які руйнують озоновий шар.Крім того, зміна клімату впливає на всю планету, а озонова діра найбільш помітна в Антарктиці, хоча може торкнутися й інших регіонів.
Глобальне потепління – це міф чи правда? У Росії теж теплішає? Це добре чи погано? Соромні питання про зміну клімату
Глобальне потепління – це міф чи правда? У Росії теж теплішає? Це добре чи погано? Соромні питання про зміну клімату
У випадку з озоновою діркою світу пощастило: більша частина світового виробництва ХФУ припадала лише на 18 хімічних компаній, переважно зі США, Великобританії, Франції та Японії. Причому DuPont була лідером, виробляючи близько чверті світового обсягу ХФУ (при цьому в масштабах бізнесу компанії ці хімікати займали лише 3%). Як тільки DuPont знайшла аналоги і погодилася із забороною ХФУ, решта компаній наслідувала приклад.
На руку екологічному руху зіграла і відносна дешевизна замінників ХФУ. Щоб уповільнити процес зміни клімату, потрібно радикально скоротити частку викопного палива (нафти, газу та вугілля) в енергетичному балансі більшості країн світу. Для цього потрібні одразу і суспільний тиск, і політична воля, і зацікавленість виробників.
Втім, Монреальський протокол сам собою сприяє уповільненню темпів зміни клімату, оскільки ХФУ відносяться до парникових газів. Крім того, без накладених угодою обмежень до кінця XXI століття ґрунт і рослинність запасли б на 325–690 мільярдів тонн вуглецю менше. Це могло призвести до додаткового зростання середньої температури планети до 1 градуса Цельсія.
Читайте також
Ілля Кабанов
Озонова дірка, що нависає над Антарктидою, не поспішає зачинятися. Її площа досягла рекордних розмірів. Чому це відбувається? І чим це загрожує?
Озонова діра, яка щороку утворюється над Антарктидою, закривається надто довго, повідомляють кліматологи.
Зазвичай вона починає формуватися в середині серпня, до листопада розширюється, а потім починає поступово зменшуватися у розмірах.
Але цього року дірка в озоновому шарі над Південним полюсом утворилася на кілька днів раніше, ніж зазвичай, і з кінця жовтня її площа становить понад 15 мільйонів квадратних кілометрів. Тривожні дані надійшли від служби моніторингу стану атмосфери "Коперник" (CAMS).
Яку функцію виконує озоновий шар?
Від шкідливого сонячного випромінювання захищає нас озоновий шар атмосфери Землі. Він стоншується і руйнується під впливом низки хімічних речовин. У 1987 році – через кілька років після того, як світова спільнота усвідомила проблему – було підписано Монреальський протокол, який зобов'язав країни вжити термінових заходів.
Це рідкісний приклад того, як на світовому рівні було досить швидко знайдено рішення – те, за що сьогодні ратують кліматології екоактивісти.
Відповідно до цього договору було припинено використання синтезованих хімічних елементів, які руйнують молекули озону в атмосфері. Минулого року вчені заявили про те, що озоновий шар поступово відновлюється.
У той же час він почав закриватися набагато пізніше звичайного. Це фіксується протягом трьох останніх років. Причина, як вважають експерти CAMS, полягає у зміні клімату.
Що відбувалося з озоновою діркою над Антарктикою у 2023 році?
Озонова діра розширюється навесні, коли озоноруйнуючі речовини починають накопичуватися в стратосфері над Південним полюсом. Через це, а також під впливом ультрафіолетового сонячного випромінювання, екстремально низьких температур та полярних стратосферних хмар відбувається зменшення концентрації озону в стратосфері.
До кінця листопада температура в стратосфері підвищується, змінюється напрямок вітрів, озонова діра закривається.
2023 процес зазнав змін. Через те, що озонова діра почала рано збільшуватися, вже до середини вересня її площа становила 25,12 млн. км2.
Як і належить, далі вона почала звужуватися. Але до кінця жовтня знову трохи розширилася. Сьогодні її площа – приблизно 12 млн км2.
Чому озонові дірки закриваються довше?
З 2020 року озонові дірки стали закриватися набагато пізніше, ніж раніше – приблизно у середині-кінці грудня.
За даними CAMS, це пов'язано з холоднішою, ніж у середньому, температурою стратосфери і сильним полярним вихором – потужними вітрами, що циркулюють високо в атмосфері над Антарктидою.
Чим був викликаний сильний полярний вихор – досі загадка. CAMS виявив кілька потенційних факторів: водяна пара, що викидається в атмосферу вулканом Хунга-Тонга у південній частині Тихого океану; зміни напряму вітрів у Південній півкулі; та зміна клімату.
"З моменту підписання Монреальського протоколу ми різко скоротили викиди озоноруйнівних речовин, надавши атмосфері можливість розпочати своє відновлення", – Коментує директор CAMS Вінсент-Анрі Пеух.
"Це тривалий процес, що включає безліч змінних факторів, які потрібно відстежувати, щоб мати правильне уявлення про те, як розвивається озоновий шар. Монреальський протокол свідчить про те, наскільки ефективними можуть бути дії захисту глобального клімату".