A földi magaslégkör ózonrétegének elvékonyodása a sarkvidékek felett az elmúlt évtizedekben gyakran szerepelt az éghajlatváltozásról szóló hírekben. Most viszont épp az ellenkezőjéről hallani. Megmagyarázzuk, miért.
A földi életet az űrből érkező káros ultraibolya sugárzástól a sztratoszférában lévő ózon védi.
E réteg jelentős csökkenését elsődlegesen az ipar által előállított klórozott-fluorozott szénhidrogének (chlorofluorocarbon, CFC) okozzák, amelyeknek további változata a hidrogént is tartalmazó HCFC (hydrochlorofluorocarbon). Közismert gyűjtőnevük a freon, amit olyan háztartási gépek tartalmaznak, mint a hűtőszekrények és légkondicionálók (a freon ezek hűtőközege), vagy az egyszerű spray-k (amelyeknek a hajtógáza).
Az ózonlyuk helyreállítása szempontjából a legfontosabb felhasználásuk korlátozása, mivel ezek az anyagok több évtizedig a légkörben maradnak és azt károsítják.
Hogyan bukkantak rá?
1913-ban Charles Fabry és Henri Buisson a Nap megfigyelése közben rájöttek, hogy a csillag felszínéről kibocsátott és a Földre érkező elektromágneses sugárzás spektrumának ultraibolyába hajló, 310 nm-es hullámhossza alatt nem tapasztaltak sugárzást. Ebből arra következtettek, hogy azt valami elnyeli a légkörben. A rendellenességet akkor csak egyetlen ismert vegyi anyaggal, a háromatomos oxigén molekulával, az ózonnal sikerült összefüggésbe hozni.
Részletesen feltárni Gordon Dobson (1889–1976) brit fizikusnak, meteorológusnak sikerült, aki kifejlesztett egy egyszerű spektrofotométert (a Dobson-métert), amellyel a Földről mérni lehetett a sztratoszférában lévő ózont.
A kutató 1928 és 1958 között világszerte ózonmegfigyelő állomások hálózatát hozta létre, amely a mai napig működik. Az ő tiszteletére nevezték el a Dobson-egységet (DU).
A megfigyelő-hálózat világszerte folytatott méréseinek adatai közül az Antarktiszon végrehajtott mérések a múlt század második felében gyors ütemű csökkenést jeleztek. Míg 1955-ben 320 Dobson-egységet mértek, addig 1975-re ez 280-ra, majd 1995-ben 90-re süllyedt. Mivel a többi régióban a mérések folyamán nem tapasztaltak csökkenést, ezért közel egy évtizedig mérési hibaként könyvelték el az antarktiszi eredményeket.
1974-ben aztán három kutató, Paul Crutzen, Sherwood Rowland és Mario Molina kimutatta, hogy a csökkenés valóságos jelenség, és rámutattak, hogy az okozóit a mesterséges eredetű vegyszerek körében kell keresni. A felfedezésért 1995-ben megosztott kémiai Nobel-díjjal jutalmazták őket. Addigra azonban már a sajtó is az ózonlyuk veszélyeiről zengett.
Svédország ezután elsőként (1978) tiltotta be az ózonréteget károsító aeroszol spray-k használatát. Hamarosan az ózonpusztulás kezelésére irányuló nemzetközi megállapodások is megszülettek, mint például a korszakos jelentőségű 1987-es Montreali vagy az 1997-es Kiotói Jegyzőkönyv, melyek az ózonlebontó anyagok előállításának és fogyasztásának csökkentését célozták annak érdekében, hogy 2045-re, illetve 2066-ra az Északi-, illetve a Déli-sarkvidék fölött visszaálljon a XX. század előtti – CFC-mentes – kerékvágás. Azóta a háztartási gépekben is más hűtőközeget alkalmaznak.
Ózonlyukak kialakulása
A sztratoszféra ózonrétegének csökkenése a Föld mindkét féltekéjén előfordul. Ez a jelenség azonban a déli féltekén (Antarktisz) sokkal kifejezettebb, mint az északin (Északi-sarkvidék).
Ez azért lehetséges, mert az ózonlyuk kialakulása közvetlenül összefügg a sztratoszféra hőmérsékletével. Az Antarktiszon a sztratoszféra hosszú ideig fennálló alacsony hőmérséklete felerősíti az ózonmennyiség csökkenését, míg az Északi-sarkvidékre az évenkénti nagyobb meteorológiai változékonyság jellemző (mint később láthatjuk, többek között egy idei hőmérsékleti anomália).
A tavasszal felerősödő napsugárzás hatására a sarkvidékek felhőiben található jégszemcsékhez tapadó halogénvegyületek (mint amilyenek a freonok), valamint az ózon reakcióba lépnek egymással, ami az ózon felbomlásához, így a védőpajzs vékonyodásához, eltűnéséhez vezet.
Ózonlyuk elsőként az Antarktisz felett alakult ki, de az ózonréteg elvékonyodását az 1990-es évek közepén már az Északi-sarkvidéken is észlelték, és a magaslégköri örvénylés következtében az ózon Európa jó része fölött is megritkult, ezért az UV-B sugárzás is tetemesen felerősödött. Például 1996 februárjában Nagy-Britannia fölött 47 százalékkal csökkent az ózonréteg vastagsága.
Az ózonréteg bomlásával nő a földfelszínre jutó ultraibolya sugárzás, és ez károsan hat egyes tengeri algákra, planktonokra. Ez a hatás pedig továbbgyűrűzhet a tápláléklánc magasabb szintjeire is. A plankton az óceáni élet alapja: eledele a rákoknak, amelyeket a halak és a tengeri emlősök fogyasztanak.
Az ózonréteg vékonyodása miatt csökkenhet ezeknek az egyszerű élőlényeknek a mennyisége (ami a déli sarkvidéken már 10 százalék körülire tehető); ennek hosszú távú hatása felmérhetetlen.
Ám délen a helyzet változó
A NASA és a Nemzeti Óceán- és Légkörkutatási Hivatal (NOAA) friss jelentése szerint 2024-ben a megelőző évekhez képest mérséklődött a Déli-sarkvidék felett elhelyezkedő ózonlyuk kiterjedése.
Az idei ózonpusztulási csúcsidőszakban, amely szeptember 7-től október 13-ig tartott (a déli féltekén ekkor tavasz van!), az ózonlyuk a hetedik legkisebb méretét öltötte azóta, hogy a Montreali Jegyzőkönyvet követően megkezdődtek a helyreállítási erőfeszítések.
Az Antarktisz feletti ózonhiányos régió az idén átlagosan közel 20 millió négyzetkilométert tett ki, ami így is majdnem háromszor akkora területet jelent, mint az Egyesült Államoké. Szeptember 28-án az ózonlyuk elérte a legnagyobb egynapos kiterjedését, 22,4 millió négyzetkilométert. Eddigi legnagyobb mérete egyébként 2000 szeptemberére tehető (28,4 millió négyzetkilométer).
Az éghajlati és légkörkémiai modellek összesített eredményei a sarkvidéki ózon 10-30 Dobson-egységgel való növekedését vetítik előre a következő évre, ami a légkörben található ózonlebontó anyagok folyamatos csökkenésének köszönhető. Továbbá, ha figyelembe vesszük, hogy a 2024-es sarkvidéki ózonmennyiség több sugárzást szűr ki, akkor a rendelkezésre álló adatokból az is kiszámítható, hogy mindez az 1979 és 2023 közötti vizsgálati időszak átlagához képest az UV-index 5 százalékos csökkenéshez vezet.
Észak is bizakodhat
A már szóba került egyezmények és sorozatos CFC-betiltások hatására 2000 eleje óta a sztratoszférában az ózonréteget lebontó vegyi anyagok szintje – amely jelentősen befolyásolja az egyébként is változékony Északi-sarkvidék fölötti légkört – meglehetősen lassan, de csökkenni kezdett.
A Geophysical Research Letters tudományos folyóiratban közzétett tanulmányból kiderül, hogy Paul Newman, a NASA Goddard Űrrepülési Központjának vezető földtudományi kutatója és kollégái 2024 márciusában az 1970-es évek óta végre igazán rekordmagas északi sarkvidéki ózonszintet mértek.
Forrás: NASA Earth Observatory
A sztratoszféra legalsó részén a hónap 23 napján keresztül végig rekordokat döntött a hőmérséklet, ami egybeesett a megemelkedett ózonszintekkel (a legmagasabb érték 499 DU volt). Ez viszont ellentétben áll az 1997-es, 2011-es és 2020-as ismert szélsőséges ózoncsökkenési eseményekkel, amelyek a magaslégköri hideg levegőben kialakult alacsony nyomású meteorológiai képződménnyel, a poláris örvénnyel (Polar Vortex) álltak összefüggésben.
Az ellentmondás feltárása érdekében a kutatók földi állomások és műholdak adatait összesítették, hogy 1979-től kezdve megvizsgálják a teljes „ózonrétegsort”, vagyis az ózon mennyiségét a földfelszíntől a légkör egy adott rétegének tetejéig.
Mire jöttek rá?
2024 márciusának északi-sarkköri hőmérsékleti anomáliája és így az ózonszintek megemelkedése a légköri Rossby-hullámoknak tulajdonítható. Ezek ugyanis a sztratoszférába hatolva lelassítják az Északi-sarkvidék körüli poláris örvényt, ennek következtében pedig a középső, délebbi szélességekről érkező levegő a megszokottnál több ózont szállít a pólusok irányába.
Ezt az általánosnál erősebb transzportot egy rendkívül meleg időjárású év okozhatta, amelyben a Rossby-hullámok jelentős mértékben terjedtek a sztratoszférába.
Forrás: NASA Goddard Space Flight Center
Az éghajlatváltozás tehát jelentős hatást fog gyakorolni a poláris örvény erősségére és stabilitására, mivel befolyásolhatja a Rossby-hullámok viselkedését.
Ahogyan a rendkívül meleg évek egyre gyakrabban követik egymást, az északi félteke gyengébb és instabilabb poláris örvénye mindinkább hozzájárul a magasabb ózonkoncentráció kialakulásához.
Végső soron az ózonréteg helyreállítása kiemelkedő jelentőségű a földi élet védelme szempontjából, különben a világűrből érkező UV-sugárzás számtalan következménnyel járhat, a növények növekedésének csökkenésétől kezdve (ami a „Föld tüdejét” és az élelmiszerellátást veszélyezteti) a tengeri táplálékláncok megzavarásán át egészen a rákos megbetegedések gyakoribbá válásáig. Viszont legalább már esély mutatkozik arra, hogy egy nap ezek az ózonsebhelyek, ha rendkívül lassan is, de mégiscsak begyógyulnak. Ezek miatt kimondhatjuk, a Montreáli volt az eddigi leghatékonyabb, már globális pozitív eredményekkel is járó nemzetközi környezetvédelmi egyezmény.
