Ozonski omotač sastavni je dio onoga što čini Zemlju pogodnom za život. Ovo područje stratosfere odgovorno je za apsorpciju većine Sunčevog ultraljubičastog zračenja, osiguravajući tako zemaljske organizme da ne budu ozračeni. Od 1970-ih, znanstvenici su postali svjesni stalnog opadanja ovog sloja oko južne polarne regije, zajedno s velikim sezonskim smanjenjem. Ova posljednja pojava, poznata kao "ozonska rupa", već je desetljećima glavna briga.
Pokušaji popravljanja ove situacije usredotočeni su na smanjenje upotrebe industrijskih kemikalija, poput klorofluoro-ugljikovodika (CFC-a). Napori su kulminirali potpisivanjem Montrealskog protokola 1987. godine, koji je zahtijevao potpuno postupno ukidanje tvari koje oštećuju ozonski omotač (ODS). Prema nedavnom istraživanju tima NASA-inih znanstvenika, ozonska rupa pokazuje znakove značajnog oporavka kao rezultat.
Studija pod naslovom "Pad opadanja antarktičkog ozona i klor donje stratosfere koji se određuje promatranjem zvuka u ustima Aure mikrovalne" nedavno se pojavila u znanstvenom časopisu Pisma o geofizičkim istraživanjima. Studiju je vodila Susan E Strahan, a koautorica je Anne R. Douglass, dvije znanstvenice u istraživanju s NASA Goddardovim laboratorijom za atmosferu hemije i dinamike.
Za potrebe svoje studije, tim je savjetovao podatke s NASA-inog satelita Aura, koji južni polarni region prati od 2005. godine. Pokretanje 2004. godine, svrha satelita Aura bila je provođenje mjerenja ozona, aerosola i ključnih plinova u Zemljina atmosfera. Prema očitavanjima koja su prikupljena od 2005. godine, smanjenje upotrebe CFC-a dovelo je do smanjenja ozonskog omotača za 20%.
Jednostavno rečeno, CFC-ovi su dugovječni kemijski spojevi koji se sastoje od ugljika, klora i fluora. Od druge polovice 20. stoljeća primjenjuju se u velikom broju industrijskih primjena, kao što su hlađenje (kao Freon), u kemijskim aerosolima (kao potisna sredstva) i kao otapala. Na kraju se te kemikalije rastu u stratosferi gdje postaju izložene UV zračenju i razgrađuju se u atome klora.
Ovi atomi klora igraju pustoš sa ozonskim slojem, gdje kataliziraju stvarajući kisikov plin (O2). Ova aktivnost započinje oko srpnja za vrijeme zime južne polutke, kada Sunčeve zrake uzrokuju porast katalizacije atoma klora i broma koji se dobivaju iz CFC-a u atmosferi. Do rujna (tj. Proljeća na južnoj hemisferi) aktivnost je dosegnula vrhunac, što je rezultiralo "ozonskom rupom" koju su znanstvenici prvi put primijetili 1985. godine.
U prošlosti su statistička ispitivanja pokazala da se od tada povećava osiromašenje ozona. Međutim, ova studija - koja je bila prva koja je koristila mjerenja kemijskog sastava unutar ozonske rupe - pokazala je da se smanjivanje ozonskog omotača smanjuje. Štoviše, ukazivalo je da je smanjenje uzrokovano padom upotrebe CFC-a.
Kao što je Susan Strahan objasnila u nedavnom NASA-inom priopćenju za javnost, „vrlo jasno vidimo da klor iz CFC-a opada u rupi ozonskog omotača i da zbog toga dolazi do manjeg oštećenja ozona.“ Da bi utvrdili kako se ozon i druge kemikalije u atmosferi mijenjaju iz godine u godinu, znanstvenici su se oslanjali na podatke satelita Aura, mikrovalnog zvučnika (MLS).
Za razliku od drugih instrumenata koji se oslanjaju na sunčevu svjetlost radi dobivanja spektra iz atmosferskih plinova, ovaj instrument mjeri tim plinovima odgovarajuću emisiju iz mikrovalne. Kao rezultat, on može mjeriti plinove u tragovima preko Antarktika tijekom ključnog doba godine - kad južna hemisfera doživljava zimu, a vrijeme u stratosferi mirno, a temperature niske i stabilne.
Promjena razine ozona od početka do kraja zime Južne hemisfere (početkom srpnja do sredine rujna) izračunavana je svakodnevno primjenom MLS mjerenja svake godine u razdoblju od 2005. do 2016. Dok su ta mjerenja ukazivala na smanjenje gubitka ozona, Strahan i Douglass su željeli za to je trebalo smanjiti upotrebu CFC-a.
To su učinili tražeći znakove klorovodične kiseline u podacima MLS-a, koji će klor formirati reakcijom s metanom (ali samo kad se sav raspoloživi ozon istroši). Kao što je Strahan objasnio:
"Tijekom tog razdoblja, antarktičke temperature su uvijek vrlo niske, tako da brzina uništavanja ozona uglavnom ovisi o tome koliko klora ima. To je kada želimo izmjeriti gubitak ozona ... Otprilike sredinom listopada svi klorovi spojevi povoljno se pretvaraju u jedan plin, tako da mjerenjem klorovodične kiseline imamo dobro mjerenje ukupnog klora. "
Drugi nagovještaj stigao je u obliku razina dušičnog oksida, još jednog dugovječnog plina koji se ponaša poput CFC-a u većem dijelu stratosfere - ali koji nije u padu poput CFC-a. Ako bi se CFC u stratosferi smanjivao, to bi značilo da će biti manje klora u usporedbi s dušikovim oksidom. Usporedbom MLS mjerenja klorovodične kiseline i dušičnog oksida svake godine, utvrdili su da nivo klora opada za oko 0,8 posto godišnje.
Kako je Strahan najavio, to je dovelo do smanjenja od 20% u odnosu na 2005. do 2016., što je u skladu s onim što su očekivali. "To je vrlo blizu onome što naš model predviđa da bismo trebali vidjeti za ovaj pad klora", rekla je. "To nam daje sigurnost da je smanjenje iscrpljivanja ozona do sredine rujna, pokazano MLS podacima, posljedica pada razine klora koji dolazi iz CFC-a. Ali još uvijek ne vidimo očiti pad veličine ozonske rupe jer je to uglavnom pod utjecajem temperature nakon sredine rujna, a to se razlikuje iz godine u godinu. "
Očekuje se da će se taj proces oporavka nastaviti kako CFC-ovi postupno napuštaju atmosferu, iako znanstvenici predviđaju da će potpunu obnovu potrajati desetljećima. Ovo je vrlo dobra vijest s obzirom da je ozonska rupa otkrivena prije otprilike tri desetljeća, a razine ozona počele su se stabilizirati oko desetljeća kasnije. Ipak, kako je objasnio Douglass, potpuni oporavak vjerojatno se neće dogoditi sve do druge polovice ovog stoljeća:
„CFC-i imaju životni vijek od 50 do 100 godina, tako da vrlo dugo ostaju u atmosferi. Što se tiče otpuštanja ozonske rupe, gledamo 2060. ili 2080. I čak tada još uvijek može biti mala rupa. "
Montrealski protokol često se navodi kao primjer učinkovite međunarodne klimatske akcije i to s dobrim razlogom. Protokol je postignut trinaest godina nakon postizanja znanstvenog konsenzusa o smanjenju ozonskog omotača i samo dvije godine nakon prilično alarmantnog otkrića ozonske rupe. I u godinama koje su uslijedile, potpisnici su ostali posvećeni svojim ciljevima i postigli su ciljna smanjenja.
U budućnosti se nada da bi se moglo postići slično djelovanje i prema klimatskim promjenama, koje su već dugo godina podložne kašnjenjima i otporu. No, kao što pokazuje slučaj s ozonskom rupom, međunarodno djelovanje može riješiti problem prije nego što bude prekasno.
