Stratosfera

Dowiedz się więcej!

Dziura ozonowa i globalne ocieplenie

Kiedy odbywają się dyskusje na temat problemów związanych ze środowiskiem geograficznym to często omawia się łącznie dziurę ozonową i globalne ocieplenie. Fakty są następujące: dziura ozonowa nie jest bezpośrednim skutkiem globalnego ocieplenia, zaś globalne ocieplenie nie jest bezpośrednim skutkiem dziury ozonowej. Ponieważ jednak w systemie klimatycznym wszystkie elementy są ze sobą powiązane, to i w tym przypadku występują pewne związki.

Przyczyny nieporozumienia

Co je łączy?

Globalne ocieplenie to zjawisko, które wywiera wpływ na życie ludzi głównie w troposferze. Ta najniższa warstwa atmosfery, znajdująca się bezpośrednio nad powierzchnią Ziemi, ociepla się. Dziura ozonowa tworzy się w stratosferze. Ozon, działający jak osłona przed promieniowaniem UV na wysokości około 15-40 km, jest niszczony.

Chlorofluorowęglowodory (CFC) odgrywają rolę w obu tych procesach.
Z jednej strony, w troposferze, pochłaniają promieniowanie podczerwone w tzw. oknie atmosferycznym. Z tego powodu mają wysoki wskaźnik GWP (ang. global warming potential, czyli zdolność do zwiększania globalnego ocieplenia). Ta zdolność pochłaniania jest skutkiem ich własności optycznych.
Z drugiej strony, w stratosferze, są one źródłem rodników chloru, wywołujących reakcje łańcuchowe prowadzące do niszczenia ozonu. Dzieje się tak ponieważ cząsteczki CFC zawierają atomy chloru. Cząsteczki CFC są bardzo stabilne i dlatego atomy chloru nie są uwalniane w troposferze, ale w  stratosferze, wskutek rozbicia cząsteczek przez silne promieniowanie UV.
Inne gazy cieplarniane jak CO₂ albo metan nie odgrywają porównywalnej roli w niszczeniu ozonu.

Dziura ozonowa zmienia bilans radiacyjny.

Skoro ozon zatrzymuje promieniowanie UV co prowadzi do wzrostu temperatury w stratosferze, to można założyć, że wraz z zanikiem ozonu nastąpią zmiany w bilansie radiacyjnym Ziemi. Tak też się dzieje, ale zmniejszanie się warstwy ozonowej prowadzi do niewielkiego ochłodzenia, a nie do ocieplenia.

Wpływ dziury ozonowej na bilans promieniowania 

Nie jest rzeczą oczywistą, że dziura ozonowa będzie powodować występowanie tzw. „negatywnego wymuszania promieniowania” (ang. negative radiative forcing), czyli, że doprowadzi do ochładzania w troposferze i w ten sposób będzie częściowo niwelować działanie gazów cieplarnianych. W pierwszej chwili możemy pomyśleć: jeśli warstwa ozonowa stanie się cieńsza to więcej promieniowania UV dotrze do powierzchni Ziemi. To oznacza większą dostawę energii słonecznej. To oczywiście jest prawdą, a także jedną z przyczyn wzrostu ryzyka zachorowania na raka skóry. Jednakże efekt końcowy jest inny.

Jak już wiemy, pochłanianie promieniowania UV przez ozon powoduje wzrost temperatury w stratosferze. Ciepło emitowane ze stratosfery jest także przekazywane częściowo do troposfery i przyczynia się tam do wzrostu temperatury. Ponadto, zwłaszcza w niższych warstwach stratosfery, ozon działa jak gaz cieplarniany i pochłania promieniowanie podczerwone dochodzące z Ziemi. Redukcja tego transferu ciepła z obu źródeł (czyli podczerwieni i UV) do troposfery rekompensuje z nadwyżką dodatkową energię dochodzącą wraz z promieniowaniem słonecznym, tym bardziej, że promieniowanie to jest częściowo odbijane przez powierzchnie o dużym albedo (chmury, pokrywy lodowe). Odbijanie jest szczególnie silne nad Antarktydą, gdzie obserwuje się największe ubytki w warstwie ozonowej. Ziemia pokryta śniegiem lub lodem ma albedo 0,6 do 0,8 (60-80% docierającego promieniowania jest odbijane), co jest wartością wysoką w porównaniu np. z oceanami: 0,1.

Wpływ globalnego ocieplenia na dziurę ozonową

W tekście “Ochładzanie w stratosferze” w niniejszej części Encyklopedii przekonamy się, że globalne ocieplenie troposfery powoduje ochłodzenie w stratosferze i dlatego wzmaga niszczenie ozonu, być może także nad półkulą północną.

O tej stronie:

Autor: Dr Elmar Uherek, Max Planck Insitute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
Recenzent: Dr Christoph Brühl - Max Planck Institute  for Chemistry, Moguncja, Niemcy
Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - Uni Duisburg, Niemcy - 2003-08-07
Ostatnia aktualizacja: 2003-05-11
Tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków