W marcu 2024 r. ozon w Arktyce osiągnął bezprecedensowy poziom, przewyższający wszelkie odnotowane w przeszłości ze względu na dynamiczne wzorce pogodowe i zmniejszoną liczbę substancji zubożających warstwę ozonową.
Naukowcy przypisują ten rekord zarówno naturalnym wahaniom atmosfery, jak i długoterminowym skutkom międzynarodowych porozumień ograniczających szkodliwe emisje. Wzrost stężenia ozonu doprowadził do obniżenia poziomu promieniowania UV, co jest korzystne zarówno dla zdrowia ekosystemu, jak i dobrostanu ludzi.
Rekord poziomu ozonu w Arktyce
W marcu 2024 r. odnotowano historyczny szczyt stężenia ozonu w Arktyce, osiągając najwyższą średnią miesięczną w historii. Do osiągnięcia tego rekordu przyczyniły się znaczące zaburzenia atmosferyczne spowodowane wielkoskalowymi zjawiskami pogodowymi przez całą zimę, które wypychały i utrzymywały więcej ozonu w stratosferze Arktyki niż kiedykolwiek w zapis satelitarny.
Zespół NASA i naukowcy z Uniwersytetu w Leeds przedstawili swoje odkrycia w artykule z września 2024 r. opublikowanym w czasopiśmie Listy z badań geofizycznych. „Biorąc pod uwagę brak wysokiego poziomu ozonu w Arktyce od lat 70. XX wieku” – napisali autorzy – „rekordowy poziom z marca 2024 r. należy uznać za pozytywny zwiastun przyszłej warstwy ozonowej w Arktyce”.
W okresie od grudnia 2023 r. do marca 2024 r. seria fale w skali planetarnej rozprzestrzenił się w górę przez atmosferę i spowolnił stratosferę strumień odrzutowy który krąży po Arktyce. Kiedy tak się dzieje, powietrze ze średnich szerokości geograficznych zbiega się na biegunie, wysyłając ozon do stratosfery Arktyki. Oprócz napływu ozonu nastąpiło bardzo niewiele typowego zubożenia warstwy ozonowej przez substancje takie jak chlor, powiedział Paul Newman, główny naukowiec ds. nauk o Ziemi w Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA i główny autor badania. „To była bardzo dynamiczna i aktywna zima na półkuli północnej” – powiedział.
Pozytywne skutki zwiększonego ozonu
Bardziej stratosferyczny ozon ma pozytywny wpływ na życie na Ziemi. Stratosferyczna warstwa ozonowa stanowi naturalny filtr przeciwsłoneczny, pochłaniający szkodliwe promieniowanie ultrafioletowe (UV). Autorzy obliczyli, że w okresie od kwietnia do lipca 2024 r Indeks UV był od 6 do 7 procent niższy w Arktyce i od 2 do 6 procent niższy na półkuli północnej na średnich szerokościach geograficznych. Mniej promieniowania UV oznacza mniejsze szkody dla roślin DNA oraz mniejsze ryzyko zaćmy, raka skóry i osłabienia układu odpornościowego u ludzi i zwierząt.
Porównanie stężeń ozonu: 2020 vs 2024
Aktywność w marcu 2024 r. ostro kontrastuje z marcem 2020 r., kiedy stężenie ozonu w stratosferze osiągnęło wyjątkowo niski poziom. Bez zakłóceń powodowanych przez górne fale atmosferyczne, stałe wiatry okołobiegunowe uniemożliwiały ozonowi z innych szerokości geograficznych uzupełnianie stratosfery Arktyki. Stajnia wir polarny stworzył również chłodniejsze niż przeciętne warunki, sprzyjające zachodzeniu reakcji zubożających warstwę ozonową.
Zmienność poziomów ozonu w Arktyce
Powyższe mapy pokazują stężenie ozonu nad Arktyką w marcu 2020 r. (po lewej) i marcu 2024 r. (po prawej), ilustrując możliwe duże zróżnicowanie. Średnie miesięczne zostały obliczone przez Zegarek ozonowy NASA zespołu i opierają się na danych uzyskanych przez OMPS (Ozone Mapping Profiler Suite) na satelicie NASA-NOAA Suomi-NPP.
W przeciwieństwie do Antarktydy, gdzie dziury ozonowe Każdego roku stężenie ozonu nad Arktyką jest bardzo zmienne i podlega „kaprysom z roku na rok” pogody troposferycznej i stratosferycznej, stwierdził Newman.
Rekordowy poziom ozonu w całym 2024 r
Silne fale, które miały miejsce od końca grudnia 2023 r. do początku marca 2024 r., spowodowały wzrost stężenia ozonu widoczny na powyższym wykresie. Poziom ozonu, jak zwykle, osiągnął najwyższy poziom w marcu, a następnie utrzymywał się znacznie powyżej średniej. Maj, czerwiec, lipiec i sierpień również ustanowiły nowe rekordy średniego miesięcznego stężenia ozonu. „To naprawdę niezwykły okres lata na północy” – powiedział Newman.
Jeśli chodzi o to, co mogło być przyczyną niezwykłej pogody stratosferycznej, autorzy przyjrzeli się różnym czynnikom, nie znajdując jasnej odpowiedzi. Na przykład skutki zmiany klimatu są trudne do oszacowania. „Możliwe, że ma tu znaczenie czynnik klimatyczny, ale nie jest to oczywiste” – powiedział Newman. Jeśli chodzi o większe wzorce atmosferyczne, takie jak El Niño i Oscylacja quasi-dwuletnia: „Możliwe, ale wkład jest stosunkowo niewielki.”
Długoterminowe trendy i prognozy na przyszłość
Oprócz pogody stratosferycznej, która jest głównym wyznacznikiem poziomu ozonu w Arktyce, autorzy uważają, że długoterminowe trendy prawdopodobnie spowodowały wzrost stężenia ozonu do rekordowo wysokiego poziomu. Od Protokół montrealski wycofała produkcję substancji zubożających warstwę ozonową chlorofluorowęglowodory (CFC) i halony w 1987 r., poziom ozonu powoli się podnosi. W związku z tym wysokie poziomy w marcu 2024 r. były zgodne z oczekiwaniami autorów: model chemii i klimatu Goddarda, GEOSCCMwykazało szansę 1 na 8 na osiągnięcie rekordowego poziomu do 2025 r., a w przyszłości oczekuje się kolejnych rekordów. Jednakże, ponieważ CFC utrzymują się w atmosferze przez dziesięciolecia, nie oczekuje się, że średni poziom ozonu w Arktyce powróci do poziomu z 1980 r. dopiero około 2045 r. – zauważają.
Wyższe stężenia gazów cieplarnianych w stratosferze również przyspieszają odzysk ozonu. „Rekord ten był prawdopodobnie wynikiem zmniejszenia ilości substancji zubożających warstwę ozonową i zwiększenia emisji gazów cieplarnianych. W przeciwnym razie tak by było Tylko to dobry rok, a nie rekord” – powiedział Newman. „Nazywam ten rok zwiastunem przyszłości”.
Odniesienie: „Record High March 2024 Arctic Total Column Ozone” autorstwa Paula A. Newmana, Leslie R. Laita, Natalyi A. Kramarowej, Lawrence Coy, Stacey M. Frith, Luke’a D. Omana i Sandipa S. Dhomse’a, 25 września 2024 r., Listy z badań geofizycznych.
DOI: 10.1029/2024GL110924
Zdjęcia z Obserwatorium Ziemi NASA wykonane przez Michalę Garrison, z wykorzystaniem danych dzięki uprzejmości NASA Ozone Watch.
