Ухудшение состояния озонового слоя существовало еще до широкого распространения хлорфторуглеродов.

С помощью современных научных инструментов эту проблему можно было бы обнаружить ещё в 1950-х годах.

Озоновый слой над Антарктидой в сентябре 2023 года. Источник : Обсерватория Земли НАСА.

Запрет на озоноразрушающие вещества, который успешно остановил рост озоновой дыры, не рассматривается как упущенная возможность. Напротив, быстрая глобальная реакция является одним из лучших примеров разумных действий в защиту окружающей среды. Но что, если бы это можно было сделать еще раньше?

Тот факт, что хлорфторуглероды (ХФУ) — химические вещества, когда-то широко распространенные в аэрозольных баллончиках и контурах охлаждения, — могут разрушать озоновый слой в атмосфере, был обнаружен в 1974 году. Всего за несколько лет начали вводиться запреты на ХФУ, основанные на прогнозируемых последствиях. Сезонная озоновая «дыра», обнаруженная над Антарктидой в 1985 году, еще больше ускорила этот процесс, и в 1987 году было подписано международное соглашение о поэтапном отказе от ХФУ во всем мире.

В новом исследовании, проведенном Цзянь Гуанем из Массачусетского технологического института, задается интересный вопрос: можно ли было бы выявить эту проблему еще раньше с помощью современных научных инструментов?

Помимо ХФУ

Использование ХФУ началось в 1950-х годах и резко возросло в 1960-х, но они не были первыми загрязнителями озонового слоя. Промышленный растворитель тетрахлорметан (ТХМ) существовал за несколько десятилетий до этого. У нас есть не только оценки количества произведенного вещества, но и данные из плотного снега на поверхности ледяных кернов, которые подтверждают его содержание в атмосфере. Эти данные показывают, что в 1950 году концентрация тетрахлорметана была примерно в 3-4 раза выше, чем первоначальный уровень ХФУ.

Это могло бы оказать некоторое влияние на уровень озона, но обнаружить этот эффект было бы сложно, учитывая, что уровень озона естественным образом меняется по нескольким причинам.

Образование озона (O3) происходит в результате взаимодействия солнечного света и кислорода (O2), и, например, оно чувствительно к 11-летнему циклу солнечной активности. Выбросы от вулканических извержений также могут вызывать некоторый химический хаос в этой системе. И поскольку эти процессы могут различаться на разных высотах, простое изучение общего количества озона в атмосферном столбе может скрыть тенденцию к его истощению на определенной высоте.

Современные спутниковые данные позволяют измерять концентрацию озона отдельно в нижней, средней и верхней стратосфере, а моделирование помогает ученым выяснить причины любых изменений в этих слоях. Именно такие возможности мы планируем добавить в мир 1950-х годов.

Раннее выявление

Исследователи запустили климатическую модель, учитывающую химический состав озона, и ввели в нее историю выбросов парниковых газов, озоноразрушающих веществ и природных явлений, таких как извержения вулканов. После нескольких симуляций, начиная с 1850 года, они провели множество симуляций с 1950 года и далее с немного отличающимися начальными атмосферными условиями, чтобы получить ряд возможных вариантов развития событий.

Выявление тенденции к снижению концентрации озона зависит как от силы этой тенденции, так и от силы фонового шума. Нижняя и средняя части стратосферы гораздо сильнее реагируют на такие явления, как извержения вулканов — и нам приходится иметь дело с извержением вулкана Агунг в 1963 году.

Озон в верхней стратосфере гораздо менее изменчив и весьма чувствителен к загрязняющим веществам, разрушающим озоновый слой. Хотя воздействие этих загрязняющих веществ наиболее сильно проявляется в средних и высоких широтах, изменчивость наименьшая вблизи тропиков. В модели именно здесь впервые проявилась тенденция к истощению озонового слоя.

Если бы мы запустили нашу современную научную инфраструктуру в 1950 году, истощение озонового слоя впервые стало бы обнаруживаемым (преодолев 95-процентный статистический порог достоверности) в верхних слоях стратосферы над тропиками примерно в 1957 году. К этому моменту от половины до двух третей разрушающего озон хлора в этих слоях все еще представляли собой четыреххлористый углерод, а не ХФУ.

В других местах на это потребовалось бы немного больше времени. К 1976 году озоновую дыру можно было бы обнаружить в нижней стратосфере, в том числе над Антарктидой, где она была фактически обнаружена лишь спустя десятилетие.

Таким образом, похоже, что истощение озонового слоя технически можно было обнаружить значительно раньше, чем его обнаружили, а это значит, что мы могли бы вмешаться раньше и лучше предотвратить потерю озонового слоя.

Однако исследователи также отмечают, что этот вид мониторинга в настоящее время находится под угрозой. Спутник, измеряющий уровень озона на разных высотах в стратосфере, находится на орбите с 2004 года и давно исчерпал свой запланированный срок службы. (В прошлогоднем проекте бюджета Белого дома, по сути, предлагалось его закрыть.) Без замены будет гораздо сложнее обнаруживать будущие изменения, пока они еще незначительны.

ПНАС, 2026. DOI: 10.1073/pnas.2608286123 (О DOI).

Изображение объявления: NOAA

Источник: arstechnica.com