Stratosfera

Warstwa atmosfery znajdująca się powyżej troposfery nazywana jest stratosferą. Rozciąga się na wysokości od 15 do 50 km. Temperatura w stratosferze wzrasta wraz z wysokością, ale nie dlatego, że Słońce jest bliżej stratosfery niż troposfery!  Dzieje się tak dlatego, że stratosfera zawiera dużo ozonu (O₃), który pochłania promieniowanie ultrafioletowe, dochodzące ze Słońca, i zamienia je na ciepło. Dzięki temu promieniowanie to nie może dotrzeć do powierzchni Ziemi. Warstwa ozonowa jest zatem bardzo ważna dla naszego klimatu.  

Tylko niewielkie ilości powietrza przemieszczają się z toposfery do stratosfery, dlatego też prawie nie ma tam pary wodnej. To oznacza, że chmury stratosferyczne tworzą się tylko wtedy gdy jest tak zimno, że te niewielkie ilości wody mogą ulec skropleniu i utworzyć kryształki lodu. 

Tylko substancje chemiczne o bardzo długim okresie trwania, które mogą znajdować się w atmosferze całe lata i nie wejść w reakcje chemiczne z innymi substancjami, są w stanie dotrzeć do stratosfery. Jak już jednak tam się znajdą to mogą w niej pozostawać przez bardzo długi czas. Przykładowo substancje dostarczone do atmosfery w czasie wielkich erupcji wulkanicznych jak wybuch El Chichon (1982 r.) czy Pinatubo (1991 r.), pozostawały w stratosferze do dwóch lat. 

Lotnictwo

Samoloty latają zazwyczaj na wysokości 10-12 km. Rozwój ruchu lotniczego doprowadził zatem do dostarczania dużych ilości dwutlenku węgla (CO₂), pary wodnej (H₂O), tlenków azotu (NO_x), tlenków siarki (SO_x) i sadzy do tej części atmosfery, która znajduje się między górną troposferą i niższą stratosferą. 

Obecnie samoloty dostarczają około 2-3% globalnej emisji gazów cieplarnianych, a zapowiadany jest wzrost do 3-4% globalnej emisji. Największe znaczenie ma to, że gazy te są emitowane na dużych wysokościach. Dostarczanie tam pary wodnej zwiększa prawdopodobieństwo tworzenia się chmur Cirrus. One zaś stanowią "pułapkę" dla ciepła wypromieniowywanego przez Ziemię i w ten sposób przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Tlenki azotu ze spalin samolotowych również mają duże znaczenie dla warunków klimatycznych gdyż biorą udział w niszczeniu ozonu stratosferycznego. 

Znaczenie warstwy ozonowej 

Promieniowanie ultrafioletowe (o długości fali 220-320 nm) dociera ze Słońca do Ziemi i jeśli wystawimy się na zbyt duże jego dawki to może to wywołać nawet raka skóry. Na szczęście w stratosferze, na wysokości 20-45 km, obserwujemy wysoką zawartość ozonu w powietrzu (czyli warstwę ozonową). Większość docierającego promieniowania ultrafioletowego jest pochłaniana przez warstwę ozonową i zamieniana na ciepło. To nas chroni przed tymi promieniami Słońca, które mogą być dla nas szkodliwe.

Dziura ozonowa

Ozon w stratosferze tworzy się i rozpada przez cały czas. Tworzy się kiedy promieniowanie słoneczne rozbija cząsteczkę tlenu (O₂) na dwa atomy (O). Jeden z wolnych atomów tlenu wchodzi następnie w reakcję z inną cząsteczką tlenu i tworzy cząsteczkę ozonu (O₃).

Ozon w naturalny sposób jest niszczony przez promieniowanie słoneczne i powstają atomy tlenu (O) i cząsteczki tlenu (O₂).  Następnie atom tlenu wchodzi w reakcję z cząsteczką ozonu i tworzą się dwie cząsteczki tlenu. Ten naturalny cykl tworzenia się i rozpadu ozonu do niedawna był zrównoważony i zawartość ozonu w startosferze była stosunkowo stała. 

Ozon jest jednak niszczony w stratosferze w jeszcze inny sposób. Chlorofluorowęglowodory (freony, CFC) są bardzo stabilnymi składnikami troposfery i dlatego mogą się dostać do stratosfery. Gdy się tam znajdą ulegają rozbiciu przez promieniowanie ultrafioletowe na bardzo aktywne chemicznie rodniki chloru. Te zaś niszczą ozon. Tak samo, a nawet jeszcze intensywniej, działają rodniki bromu. Niestety, wskutek działalności ludzkiej duże ilości chloru i bromu np. w postaci freonów, przedostały się do stratosfery.

Ten dodatkowy mechanizm niszczenia ozonu sprawia, że jego zawartość w stratosferze spada. Opisana reakcja wymaga światła, więc zawartość ozonu jest najniższa nad Antarktydą na wiosnę i tworzy się tam dziura ozonowa. Jednakże niskie zawartości ozonu obserwowano także nad Arktyką. Te dziury ozonowe oznaczają, że więcej promieniowania ultrafioletowego dociera ze Słońca do powierzchni Ziemi. Powoduje to problemy zdrowotne ludzi (zwiększa się zagrożenie rakiem skóry), zagrożone są także rośliny.

Zajrzyj do pola tematycznego  STRATOSFERA w Encyklopedii Klimatologicznej ESPERE aby dowiedzieć się więcej o poszczególnych warstwach atmosfery, a także o warstwie ozonowej.

O tej stronie:

Autor: Dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
ostatnia aktualizacja: 2004-12-18
tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa - Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków