Новое исследование показывает, что изменение климата усугубляет разрушение озонового слоя в Арктике, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Communications.

В атмосфере над Арктикой идет соревнование, и озоновый слой, защищающий Землю от разрушительного ультрафиолетового (УФ) излучения, проиграет его, если выбросы парниковых газов не будут сокращены достаточно быстро.

Новое исследование международной группы ученых, в том числе профессора Университета Мэриленда Росса Салавича, показывает, что чрезвычайно низкие зимние температуры и высокие температуры в атмосфере над Арктикой становятся все более частыми и более экстремальными из-за климатических моделей, связанных с глобальным потеплением. Исследование также показывает, что эти экстремально низкие температуры вызывают реакции между химическими веществами, которые люди выпускали в воздух несколько десятилетий назад, что приводит к большим потерям озона.

Новые результаты ставят под сомнение широко распространенное мнение о том, что потеря озона прекратится всего через несколько десятилетий после глобального запрета 2010 года на производство озоноразрушающих химических веществ, называемых хлорфторуглеродами (ХФУ) и галонами.

Исследование было совместно проведено UMD, Центром полярных и морских исследований Института Альфреда Вегенера и Финским метеорологическим институтом.

«Мы находимся в своего рода гонке между медленным и неуклонным сокращением ХФУ, на которое уходит от 50 до 100 лет, и изменением климата, которое приводит к быстрому похолоданию экстремальных температур полярных вихрей, — сказал Росс Салавич. — Все более низкие температуры создают условия, которые способствуют разрушению озонового слоя за счет ХФУ. Таким образом, хотя эти соединения медленно исчезают, истощение озонового слоя в Арктике усиливается по мере изменения климата».

Новые данные исследования показали самые низкие температуры полярных вихрей в Арктике и самые высокие потери озона за всю историю наблюдений в 2020 году, побив предыдущие рекорды, установленные девять лет назад в 2011 году.

Полярный вихрь представляет собой относительно автономную систему низкого давления, которая формируется в стратосфере на высоте от 12 до 50 километров (от 7,5 до 31 мили) над Арктикой каждую осень и остается в течение различной продолжительности на протяжении всего периода зима-весна. Картина теплых и холодных зимних температур в полярном вихре очень неравномерна, поэтому не каждая зима бывает очень холодной.

Но тенденция к более частым и более экстремально низким температурам в полярном вихре беспокоит исследователей, потому что эти условия способствуют образованию облаков, а это — потере озона в полярной стратосфере.

Большая часть хлора и значительное количество брома в стратосфере происходит за счет распада CFC, галонов и других озоноразрушающих веществ. Обычно в пределах арктического полярного вихря хлор не реагирует, но облака создают подходящие условия для изменения формы хлора и его реакции с бромом и солнечным светом, разрушая озон.

Несмотря на резкое сокращение промышленного производства ХФУ и галонов после Монреальского протокола 1987 года и глобального запрета, последовавшего за ним в 2010 году, эти долговечные соединения все еще присутствуют в атмосфере в изобилии. По данным Всемирной метеорологической организации, не ожидается, что атмосферный хлор и бром, производимые людьми, упадут ниже 50% от своих наивысших уровней до конца этого столетия.

Чтобы определить, что эта ситуация означает для будущего, исследователи спрогнозировали потерю озона до 2100 года на основе долгосрочного температурного тренда в полярном вихре и ожидаемого снижения содержания хлора и брома. Они основывали свои прогнозы на результатах 53 лучших климатических моделей, используемых Межправительственной группой экспертов по изменению климата.

«Все климатические модели, кроме одной, показывают, что исключительно холодные зимы в полярном вихре со временем станут холоднее, — сказал Салавич. — И чем больше выбросов парниковых газов, тем круче эта тенденция, что означает более активное разрушение озонового слоя».

Объединив эти прогнозы с анализом метеорологических данных за последние 56 лет, исследователи подтвердили, что в Арктике уже наблюдается значительная тенденция к более низким температурам стратосферы и связанному с этим увеличению потерь озона. Более того, их наблюдения показывают, что эти тенденции происходят со скоростью, соответствующей самым быстрым климатическим моделям.

«Мы говорим, что проблема приближается уже несколько лет, — сказал Салавич, указав на исследовательские работы, опубликованные им в 2004 и 2006 годах, которые показали, что суровые зимы в Арктике становятся все холоднее. — Мы видели рекордную потерю озона в 2011 году, а теперь и в 2020 году. Итак, эта статья действительно является тревожным сигналом того, что в атмосфере происходит что-то действительно важное для озона, и, видимо, это происходит из-за парниковых газов».

Салавич и его коллеги еще не до конца понимают, как увеличение выбросов парниковых газов и связанные с ними изменения глобального климата вызывают экстремально холодные зимы в стратосферном слое полярного вихря. Но некоторые из основных механизмов понятны. Глобальное потепление происходит отчасти потому, что парниковые газы улавливают тепло ближе к поверхности Земли, что позволяет охлаждать верхние слои стратосферы, где расположен озоновый слой. Потепление на поверхности вызывает изменения в преобладающих ветрах, и исследователи предполагают, что эти изменения также вызывают более низкие температуры в полярном вихре.

Исследователи также отмечают, что в последние годы в нижних слоях атмосферы наблюдалось быстрое увеличение содержания метана — более мощного парникового газа, чем углекислый газ. Когда этот газ попадает в стратосферу, он увеличивает влажность, что также приводит к условиям, которые способствуют химическим реакциям, разрушающим озон, в Арктике.

Поскольку озон фильтрует большую часть потенциально вредного ультрафиолетового излучения солнца, истощение озонового слоя над Арктикой может привести к тому, что большее количество ультрафиолетового излучения достигнет поверхности Земли над Европой, Северной Америкой и Азией, когда полярный вихрь опускается на юг.

Но, по мнению исследователей, есть надежда избежать разрушения озонового слоя в будущем. Их исследование показывает, что значительное сокращение выбросов парниковых газов в ближайшие десятилетия может привести к неуклонному ухудшению условий, способствующих значительной потере озона в стратосфере Арктики.