Озоновият слой: пауза във ветровете над Южното полукълбо и какво показаха следващите години

На 25 март 2020 г. списание Nature публикува изследване, което често се свързва с думите „озоновият слой се възстановява“. Самата работа е по-тясна. Екип с водещ автор Антара Банерджи (Antara Banerjee) показа, че циркулацията на въздуха над Южното полукълбо, която озоновата дупка беше избутала към полюса, е спряла да се движи в тази посока около 2000 г. Ефектът от Протокола от Монреал се вижда така не в количеството озон, а в движението на въздуха.

Какво откриха авторите

Озоновата дупка над Антарктида е открита през 1985 г., а Протоколът от Монреал, който спира производството на хлорфлуоровъглеродите (CFC) и на други вещества, разрушаващи озона, е подписан през 1987 г. Към края на XX век изтощаването на озона в стратосферата над Антарктида е движело устойчиви промени в приземната циркулация: изместване на средноширотната въздушна струя към полюса, нарастване на южния пръстеновиден режим и разширяване на клетката на Хедли, тоест на тропическия пояс. По-ранни изследвания свързват тези промени с валежите в Южна Америка, Източна Африка и Австралия, а също с океанските течения и солеността на водата.

Банерджи и колегите ѝ приложиха към зоналния вятър метод за откриване и приписване на причините (detection and attribution). В първата стъпка показаха, че паузата не може да се обясни само с естествена изменчивост. Във втората отделиха ефектите на озона и на парниковите газове и установиха, че само промените в озона обясняват паузата. Около 2000 г. концентрациите на забранените вещества в стратосферата започват да намаляват и озоновата дупка започва да се възстановява.

Теглене на въже между озона и парниковите газове

От 2000 г. насам въглеродният диоксид продължава да тласка циркулацията към полюса и така уравновесява противоположния ефект на възстановяващия се озон. Банерджи описва положението като теглене на въже между двата ефекта. Бъдещите тенденции, казва тя, могат да се възобновят, да останат без промяна или да се обърнат, според това кой от двата ефекта надделее.

Заглавията от 2020 г. трябва да се четат внимателно: изследването не твърди, че дупката е затворена. По данни на НАСА, цитирани от CIRES, на 8 септември 2019 г. дупката достигна максимум от 6,3 млн. квадратни мили (около 16,3 млн. км²), най-малкия от десетилетия. Една малка дупка в една година обаче още не е тенденция.

Оценката от 2022 г.

Резюмето на научната оценка за изчерпването на озона, която се прави на всеки четири години за Протокола от Монреал, беше прието на среща в Женева в края на юли 2022 г., а оценката беше представена на 9 януари 2023 г. на годишната среща на Американското метеорологично дружество. Ако сегашните политики се запазят, общото количество озон ще се върне към стойностите от 1980 г. около 2066 г. над Антарктида (в моделите интервалът е от 2049 до 2077 г.), около 2045 г. над Арктика и около 2040 г. за почти целия свят, между 60° с.ш. и 60° ю.ш.

Оценката отчита и измерими промени. Общият хлор, който влиза в стратосферата, е намалял с 11,5 %: от 3660 части на трилион през 1993 г. на 3240 през 2020 г. В горната стратосфера извън полярните райони озонът ясно се е увеличил през 2000–2020 г., между 1,5 и 2,2 % на десетилетие в средните ширини.

Оценката потвърждава и изводите на Банерджи. Според нея нови данни показват, че възстановяването на озона е променило наблюдаваните тенденции в циркулацията на Южното полукълбо, а моделните симулации подкрепят тази причина.

Дупката над Антарктида не се затваря равномерно. През 2019 г. тя беше най-малката от 2002 г., защото внезапно затопляне на стратосферата прекъсна химичното разрушаване на озона. През 2020 и 2021 г. дупките бяха сравнително големи и дълготрайни, а 2020 г. постави рекорд по продължителност. Оценката ги обяснява предимно с движението на въздуха и казва, че те не оспорват признаците за възстановяване.

Неочакваният CFC-11

През май 2018 г. екип на NOAA с водещ автор Стивън Монцка (Stephen Montzka) съобщи тревожна новина: през 2014–2016 г. емисиите на CFC-11 били с 25 % над средните за 2002–2012 г., макар производството му да е забранено. Монцка заключи, че най-вероятно някой произвежда CFC-11, който се изпуска в атмосферата. Изследване в Nature от 2019 г. с водещ автор Ригби (M. Rigby) насочи към източен Китай, главно към провинциите Шандун (Shandong) и Хъбей (Hebei): ръстът на емисиите оттам през 2014–2017 г. спрямо 2008–2012 г. обяснява поне 40–60 % от световното увеличение.

През февруари 2021 г. същият екип показа в Nature обрата. Между 2018 и 2019 г. световните емисии са спаднали с 18 000 тона годишно, или с 26 %, до 52 000 тона, тоест до нивото преди 2012 г. Монцка каза: „Това беше сериозен изпит за Протокола от Монреал и изглежда, че го е издържал.“ Оценката от 2022 г. добавя, че неотчетеното производство през 2012–2019 г. може да забави връщането на озона към нивата от 1980 г. над полюсите с до три години, а в глобален мащаб с около една година.

Какво още не знаем

Възстановяването не е еднакво навсякъде. Извън Антарктида доказателствата за възстановяване на общото количество озон от 1996 г. насам са ограничени и оценката им е с ниска степен на сигурност. В Арктика наблюдаваните тенденции са малки в сравнение с изменчивостта от година на година. Под 25 км неопределеността е по-голяма: наблюденията в средните ширини сочат намаляване на озона, а моделите увеличаване.

За ветровете крайният резултат ще зависи от парниковите газове. Оценката пише, че значението на озона за бъдещия климат на Южното полукълбо зависи от величината и темпа на промяна на техните концентрации. Паузата от 2000 г. показва докъде се е стигнало, но не къде ще свърши.