Otsonikerros on olennainen osa sitä, mikä tekee maasta asutettavan. Tämä stratosfäärin alue on vastuussa suurimman osan Auringon ultraviolettisäteilyn absorboimisesta varmistaen siten, että maanpäällisiä organismeja ei säteilytetä. 1970-luvulta lähtien tutkijat ovat tietoisia tämän kerroksen tasaisesta laskusta eteläisen napa-alueen ympärillä, sekä merkittävän kausiluonteisen laskun kanssa. Jälkimmäiset ilmiöt, joita kutsutaan otsonireikiksi, ovat olleet suuri huolenaihe vuosikymmenien ajan.
Yritykset tilanteen korjaamiseksi ovat keskittyneet teollisuuskemikaalien, kuten kloorifluorihiilivetyjen (CFC), käytön vähentämiseen. Nämä pyrkimykset huipentuivat Montrealin pöytäkirjan allekirjoittamiseen vuonna 1987, jossa vaadittiin otsonikerrosta heikentävien aineiden (ODS) asteittaista poistamista käytöstä. Ja NASA: n tutkijoiden ryhmän äskettäisen tutkimuksen mukaan otsoniaukko osoittaa merkkejä merkittävästä toipumisesta seurauksena.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Antarktisen otsonin heikkenemisen ja aura-mikrokloraattorin havaintojen perusteella määritetyn alemman stratosfäärisen kloorin vähentyminen”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Geofysikaaliset tutkimuskirjeet. Tutkimusta johti Susan E Strahan ja avustajana kaksi tutkijaa Anne R. Douglass, NASA Goddardin ilmakehän kemian ja dynamiikan laboratorion kanssa.
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä käytti tietoja NASA: n Aura-satelliitista, joka on seurannut eteläistä napa-aluetta vuodesta 2005 lähtien. Aura-satelliitin tarkoituksena oli käynnistää se vuonna 2004, jonka tarkoituksena oli mitata otsonia, aerosoleja ja tärkeitä kaasuja maan ilmakehään. Ja CFC-yhdisteiden käytön vähentäminen on vuodesta 2005 kerättyjen lukujen mukaan vähentänyt otsonikerrosta 20 prosentilla.
Yksinkertaisesti sanottuna, CFC-yhdisteet ovat pitkäikäisiä kemiallisia yhdisteitä, jotka koostuvat hiilestä, kloorista ja fluorista. 1900-luvun jälkipuoliskosta lähtien niitä on käytetty useissa teollisissa sovelluksissa, kuten jäähdytyksessä (kuten Freon), kemiallisissa aerosoleissa (ponneaineina) ja liuottimina. Lopulta nämä kemikaalit nousevat stratosfääriin, missä ne joutuvat alttiiksi UV-säteilylle ja hajoavat klooriatomiksi.
Nämä klooriatomit aiheuttavat tuhoa otsonikerroksen kanssa, jossa ne katalysoituvat muodostaen happikaasua (O 2). Tämä aktiviteetti alkaa heinäkuun lopulla eteläisen pallonpuoliskon talven aikana, jolloin auringonsäteet lisäävät CFC-johdettujen kloori- ja bromiatomien katalysointia ilmakehässä. Syyskuuhun mennessä (ts. Keväällä eteläisellä pallonpuoliskolla) aktiivisuus huipussaan, mikä johtaa ”otsoniaukkoon”, jonka tutkijat havaitsivat ensimmäisen kerran vuonna 1985.
Aikaisemmin tilastolliset analyysitutkimukset ovat osoittaneet, että otsonin ehtyminen on lisääntynyt. Tämä tutkimus - joka oli ensimmäinen, jolla käytettiin kemiallisen koostumuksen mittauksia otsonireiän sisällä - osoitti kuitenkin, että otsonin ehtyminen vähenee. Lisäksi se osoitti, että lasku johtuu CFC-yhdisteiden käytön vähenemisestä.
Kuten Susan Strahan selitti äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa, "Me näemme erittäin selvästi, että CFC-yhdisteistä peräisin oleva kloori laskee otsonireiässä ja että sen takia otsonikerrosta on vähemmän." Määrittääkseen, miten otsonin ja muiden kemikaalien ilmakehässä on tapahtunut muutoksia vuodesta toiseen, tutkijat ovat luottaneet Aura-satelliitin mikroaaltouunirajapuhelimen (MLS) tietoihin.
Toisin kuin muut instrumentit, jotka luottavat auringonvaloon saadakseen spektrit ilmakehän kaasuista, tämä instrumentti mittaa näitä kaasuja vastaavat mikroaaltopäästöt. Seurauksena on, että se voi mitata jälkikaasuja Antarktikan päällä keskeisenä vuoden aikana - kun eteläisellä pallonpuoliskolla on talvi ja stratosfäärissä sää on rauhallinen ja lämpötilat ovat alhaiset ja vakaat.
Otsonimäärien muutos eteläisen pallonpuoliskon talven alusta loppuun (heinäkuun alkupuolelta syyskuun puoliväliin) laskettiin päivittäin MLS-mittauksilla vuosina 2005-2016. Vaikka nämä mittaukset osoittivat otsonin häviämisen vähentyneen, Strahan ja Douglass halusivat. vastuu oli CFC-yhdisteiden käytön tietty vähennys.
Tämän he tekivät etsimällä MLS-tiedoista suolahapon ilmaisimerkkejä, jotka kloori muodostuu reagoidessaan metaanin kanssa (mutta vain kun kaikki käytettävissä oleva otsoni on ehtynyt). Kuten Strahan selitti:
”Tänä aikana Etelämantereen lämpötilat ovat aina erittäin matalat, joten otsonin tuhoutumisaste riippuu lähinnä kloorin määrästä. Tällä hetkellä haluamme mitata otsonin häviämistä ... Noin lokakuun puoliväliin mennessä kaikki klooriyhdisteet muuttuvat kätevästi yhdeksi kaasuksi, joten mittaamalla suolahappoa meillä on hyvä kokonaiskloorin mitta. "
Toinen vihje tuli typpioksiditasojen muodossa, toinen pitkäikäinen kaasu, joka käyttäytyy aivan kuten CFC-yhdisteet suuressa osassa stratosfääriä - mutta joka ei ole vähentymässä kuten CFC-yhdisteet. Jos CFC-yhdisteet stratosfäärissä vähenevät, se tarkoittaisi, että klooria olisi vähemmän kloorivetyhappoon verrattuna. Vertaamalla suolahapon ja typpioksidin MLS-mittauksia vuosittain, he määrittivät, että klooritasot laskivat noin 0,8 prosenttia vuodessa.
Kuten Strahan ilmoitti, tämä lisäsi 20 prosentin laskua vuosina 2005 - 2016, mikä oli johdonmukaista niiden odotusten kanssa. "Tämä on hyvin lähellä sitä, mitä mallimme ennustaa meidän pitäisi nähdä tämän määrän klooria vähenevän", hän sanoi. ”Tämä antaa meille varmuuden siitä, että otsonikatoisuuden väheneminen syyskuun puolivälissä MLS-tietojen perusteella johtuu CFC-yhdisteistä peräisin olevien klooripitoisuuksien laskusta. Mutta otsonireiän koko ei ole vielä selvästi vähentynyt, koska sitä säätelee pääasiassa lämpötila syyskuun puolivälin jälkeen, joka vaihtelee paljon vuodesta toiseen. "
Tämän palautumisprosessin odotetaan jatkuvan, koska CFC-yhdisteet poistuvat vähitellen ilmakehästä, vaikka tutkijat odottavatkin, että täydellinen toipuminen vie vuosikymmeniä. Tämä on erittäin hyvä uutinen, kun otetaan huomioon, että otsoniaukko löydettiin vasta noin kolme vuosikymmentä sitten ja otsonitasot alkoivat vakiintua kymmenen vuotta myöhemmin. Kuten Douglass selitti, täydellinen toipuminen ei todennäköisesti tapahdu ennen tämän vuosisadan jälkipuoliskoa:
”CFC-yhdisteiden elinikä on 50 - 100 vuotta, joten ne viipyvät ilmakehässä hyvin pitkään. Sikäli kuin otsoniaukko on kadonnut, katsomme vuosia 2060 tai 2080. Ja silloinkin siellä saattaa silti olla pieni reikä. "
Montrealin pöytäkirja mainitaan usein hyvästä syystä esimerkiksi tehokkaasta kansainvälisestä ilmastotoiminnasta. Pöytäkirjaa hyväksyttiin kolmetoista vuotta sen jälkeen, kun otsonikatoa koskevasta tieteellisestä yksimielisyydestä päästiin aikaan, ja vain kaksi vuotta otsonin aukon melko hälyttävän havaitsemisen jälkeen. Seuraavina vuosina allekirjoittajat sitoutuivat tavoitteisiinsa ja saavuttivat tavoitteiden vähentämisen.
Tulevaisuudessa toivotaan, että vastaavia toimia voidaan saavuttaa ilmastomuutoksen suhteen, joka on viivästynyt ja vastustanut jo useita vuosia. Mutta kuten otsoniaukon tapaus osoittaa, kansainvälisillä toimilla voidaan puuttua ongelmaan ennen kuin on liian myöhäistä.
