Γιατί οι τρύπες του όζοντος είναι μεγαλύτερες πάνω στους πόλους;

Συχνές ερωτήσεις, Ιούλιος 2003

Οι χημικές ενώσεις που μειώνουν το όζον στην ατμόσφαιρα, δεν διαχέονται ομοιόμορφα στην ατμόσφαιρα ώστε να προξενήσουν μια ομοιόμορφη αραίωση του στρώματος όζοντος, αλλά αντίθετα δημιουργούν τρύπες όζοντος πάνω από τους πόλους. Το γιατί θα το δούμε παρακάτω.

Η σημαντική μείωση του στρώματος του στρατοσφαιρικού όζοντος κατά τη διάρκεια του χειμώνα πάνω από την Ανταρκτική, είναι γνωστή ως "τρύπα του όζοντος".

Μια σημαντική μείωση εμφανίστηκε πρώτα πάνω από την Ανταρκτική, διότι οι ατμοσφαιρικές συνθήκες εκεί αυξάνουν την δραστικότητα των αλογονούχων ενώσεων που καταστρέφουν το όζον.

Ο σχηματισμός αυτής της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική, απαιτεί, όχι μόνο την την ύπαρξη εκεί αυτών των χημικών, αλλά και αρκετά χαμηλές θερμοκρασίες ώστε να σχηματιστούν τα Πολικά Στρατοσφαιρικά Νέφη (PSC.) 

Οι χημικές ενώσεις που μειώνουν το όζον παράγονται στη στρατόσφαιρα από πηγές αλογονούχων αερίων, τα οποία εκπέμπονται στην επιφάνεια της Γης.

Αυτά τα αρχικά αέρια, όπως είναι οι χλωροφθοράνθρακες (π.χ CFC-11 και CFC-12), παράγονται και ελευθερώνονται στην τροπόσφαιρα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Τα αρχικά αυτά αέρια υπάρχουν σε σχετική αφθονία και στα δύο ημισφαίρια, αν και οι περισσότερες εκπομπές συμβαίνουν στο Βόρειο ημισφαίριο. Οι ποσότητές τους είναι συγκρίσιμες και στα δύο ημισφαίρια διότι δεν υπάρχουν φυσικοί μηχανισμοί περιορισμού των στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, κι έτσι οι άνεμοι και η γενική κυκλοφορία του θερμού αέρα τα ανακατανέμει και τα αναμιγνύει στην τροπόσφαιρα.

Αυτά τα αρχικά αέρια εισέρχονται στην στρατόσφαιρα κυρίως από τις περιοχές της τροπόσφαιρας πάνω από τους τροπικούς, διότι από εκεί ανυψώνεται ο θερμός αέρας. Τα μεγάλα αέρια ρεύματα στη συνέχεια, μετακινούν τα αέρια προς τους πόλους και στα δύο ημισφαίρια. Όταν βρεθούν στην στρατόσφαιρα τα αρχικά αυτά αέρια,- τα οποία από μόνα τους δεν καταστρέφουν το όζον,- μετατρέπονται σε καταστροφικές για το όζον ενώσεις, όπως είναι το χλώριο και μονοξείδιο του χλωρίου. 

Η σοβαρή καταστροφή του όζοντος απαιτεί την ύπαρξη χαμηλών θερμοκρασιών στις πολικές περιοχές, σε μεγάλη περιοχή υψών της στρατόσφαιρας, σε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές, και για εκτεταμένες χρονικές περιόδους. Οι χαμηλές θερμοκρασίες είναι απαραίτητες, διότι αυτές είναι εκείνες που επιτρέπουν τον σχηματισμό των νεφών  PSC.

Οι αντιδράσεις των σωματιδίων που βρίσκονται στην επιφάνεια αυτών των νεφών ξεκινούν μια αξιοσημείωτη αύξηση στις συγκεντρώσεις των πιο δραστικών καταστροφέων του όζοντος, οι οποίοι με τη σειρά τους μειώνουν δραστικά το όζον.

Οι θερμοκρασίες είναι πιο χαμηλές στη στρατόσφαιρα, πάνω και από τις δύο πολικές περιοχές, κατά τη διάρκεια του χειμώνα.  Οι θερμοκρασίες είναι αρκετά χαμηλές για τον σχηματισμό των PSC σχεδόν σε όλη την Ανταρκτική κατά τον χειμώνα, αλλά μόνο κατά ένα μέρος του Αρκτικού χειμώνα. Έτσι η χημική μείωση του όζοντος στην Αρκτική είναι συνήθως μικρότερη απ' ότι στην Ανταρκτική. 

Τα Πολικά Στρατοσφαιρικά Νέφη (PSC) προκαλούν την καταστροφή του όζοντος στην Ανταρκτική

Τα σωμάτια των νεφών PSC γίνονται αρκετά ευμεγέθη και σε μεγάλο πλήθος, ώστε τα χαρακτηριστικά του νέφους είναι ορατά και από το έδαφος, κάτω από ορισμένες συνθήκες, ιδιαίτερα όταν ο ήλιος είναι κοντά στον ορίζοντα. Βλέπε την εικόνα.

Τα PSC συχνά γεννιούνται κοντά σε ορεινές περιοχές των πόλων, διότι η κίνηση του αέρα πάνω από τα βουνά, μπορεί να προκαλέσει τοπική ψύξη του στρατοσφαιρικού αέρα. Ο σχηματισμός των PSC έχει γίνει αντιληπτός από το έδαφος, εδώ και πολλά χρόνια, αλλά οι επιστήμονες δεν αναγνώρισαν τη πλήρη γεωγραφική και υψομετρική έκτασή τους, μέχρι που παρατηρήθηκαν από δορυφόρο στο τέλος της δεκαετίας του 1970. Επιπρόσθετα, ο ρόλος των νεφών PSC για τον σχηματισμό των αερίων που καταστρέφουν το όζον, δεν ήταν γνωστός, μέχρι την ανακάλυψη της τρύπας του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική το 1985.

Η κατανόησή μας για τον ρόλο των νεφών PSC προχώρησε με εργαστηριακά πειράματα, εξομειώσεις σε υπολογιστές, και απευθείας συλλογή δειγμάτων σωματιδίων από νέφη PSC καθώς και δραστικών ενώσεων του χλωρίου από τη στρατόσφαιρα πάνω από τους πόλους. 

Κατά τις δύο τελευταίες δεκαετίες έχει πράγματι συμβεί μια γενική μείωση των στρωμάτων του όζοντος. Οι πιο δραστικοί καταστροφείς του όζοντος είναι επίσης παρόντες και σε χαμηλότερα ύψη έξω από τις πολικές περιοχές και όχι μόνο κατά τον χειμώνα, αλλά σε πολύ μικρότερες ποσότητες. Οι περισσότερες ποσότητες χλωρίου και βρωμίου από τα αρχικά αέρια, παραμένουν παραμένουν υπό μορφή ενώσεων που είναι πολύ λιγότερο καταστροφικές για το όζον. Αυτές οι μικρότερες ποσότητες δραστικών ουσιών  μειώνουν επίσης την ποσότητα του όζοντος.

Το στρώμα του όζοντος της στρατόσφαιρας έχει μειωθεί προοδευτικά από το 1980, και τώρα είναι περίπου 3% λιγότερο κατά μέσο όρο σε παγκόσμια κλίμακα.