Didžiosios Britanijos leidinys „The Independent“ neseniai pranešė, kad virš Arkties mokslininkai aptiko ozono skylę, kurios plotas tolygus penkioms Vokietijoms. Iš NASA padarytos ozono sluoksnio struktūros schemos matyti, kad skylė plyti virš didžiosios dalies Norvegijos, Švedijos, Suomijos, jos riba artėja ir prie Lietuvos (www.delfi.lt). Kas turėjo įtakos tokiai skylei susidaryti? Kokį poveikį tai gali turėti Lietuvai, jos klimatui, kas mūsų laukia?

Atsako Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakulteto Hidrologijos ir klimatologijos katedros vedėjas prof. dr. (HP) Arūnas Bukantis.

Ozonas – O₃, stipriai kvepianti deguonies atmaina, turinti tris deguonies atomus. Tai ypač svarbus žemės atmosferos dujinis elementas. Ozono yra visoje atmosferoje iki 80 km. aukščio, tačiau didžiausias jo tankis stratosferoje, 20–30 km. aukštyje. Čia esantis ozonas sugeria trumpabangę ultravioletinę (UV) Saulės spinduliuotę, apsaugodamas gyvąjį pasaulį nuo pražūtingo jos spindulių poveikio. Ozonas susidaro jungiantis atominiam deguoniui su molekuliniu – daugiausia tai vyksta per elektros iškrovas (žaibuojant) arba per fotochemines reakcijas veikiant UV spinduliams.

Priežeminių troposferos sluoksnių ozonas yra pavojingas teršalas, nes didelė jo koncentracija kenkia žmogaus kvėpavimo ir regos organams, ardo kraujyje hemoglobiną ir t. t. Dideliuose miestuose, kur intensyvus eismas ir didelė oro tarša, vykstant fotocheminėms reakcijoms susidaro pavojingai didelės ozono sankaupos.

Stratosferinis ozonas labai svarbus dar ir Žemės klimatui, nes sugeria apie 20 proc. infraraudonųjų Saulės spindulių. Dėl to žemutinėje stratosferoje (20–30 km. aukštyje), kur daugiausia ozono, pakyla oro temperatūra, pasikeičia atmosferos cirkuliacija.

Stratosferinio ozono kiekis natūraliai kinta priklausomai nuo metų laikų ir vietos, tačiau pastaraisiais dešimtmečiais didelį nerimą kelia nepaliaujamas ozono mažėjimas, kartais ozono sluoksnyje susidaro net skylės (ozono skylė – tai plotas, kur ozono lieka mažiau kaip 220 Dobsono vienetų). Ozono atmosferoje yra vidutiniškai 300 DU. Kiekvienais metais didelės ozono skylės atsiveria virš Antarktidos baigiantis poliarinei nakčiai ir pavasarį (Pietų pusrutulyje pavasaris trunka rugsėjį–lapkritį). Kartais skylės centre, virš Pietų ašigalio, ozono belieka mažiau nei 50 DU. Nors bendras globalusis ozono kiekis nuo 2000 m. nekinta ir išlieka apie 4 proc. mažesnis, palyginti su 1970–1979 m. vidurkiu, abiejų pusrutulių poliarinėse srityse ozono nepaliaujamai mažėja. Palyginti su 1970–1979 m., visoje pietų poliarinėje srityje dabar pavasarį ozono lieka 50–55 proc., o virš Arkties – 25–40 proc. mažiau. Praretėjus ozono sluoksniui, Žemės paviršių pasiekia daugiau UV spindulių, kurie žmonėms gali sukelti odos vėžį, kataraktą. Vandenyne UV spinduliai naikina fito- ir zooplanktoną, tuo pažeisdami gyvybiškai svarbias maitinimosi grandines. Nykstant ozonui, krinta stratosferos temperatūra, keičiasi atmosferos cirkuliacija.

2011 m. Šiaurės pusrutulyje du kartus užfiksuotas precedento neturintis ozono sluoksnio išretėjimas. Pirmą kartą 2 mln. kv. km ploto ozono skylė susidarė kovą, skylės centre (virš Skandinavijos ir Barenco jūros) ozono sumažėjo iki 200 DU, t. y. apie 40 proc. Per visą stebėjimų laikotarpį (nuo 1970 m.) tai didžiausias ozono sluoksnio praradimas (įprastas pavasarinis sumažėjimas 25–30 proc.). Vėliau, balandį, ši ozono skylė išnyko. Antrasis ozono nykimo atvejis užfiksuotas rugsėjo mėnesį. Pasaulinės meteorologijos organizacijos duomenimis, ozono kiekis rugsėjo pabaigoje – spalio pradžioje virš Arkties regiono buvo sumažėjęs 20–29 proc., tačiau nustatytas 220 DU ozono skylės kriterijus nebuvo pasiektas. Sumažėjusio ozono plotas buvo apėmęs Skandinavijos pusiasalį, Baltijos jūros regioną ir šiaurinę Rusijos dalį. Vėliau ši sritis pasislinko į pietus. Kauno meteorologijos stoties duomenimis, spalio pradžioje bendrasis ozono kiekis virš Lietuvos sudarė 243–258 DU, t. y. 11–17 proc. mažiau nei to laikotarpio vidutinis daugiametis kiekis. Tačiau toks ozono sumažėjimas žmonių sveikatai pavojaus nekelia, nes šiuo metų laiku Saulės aukštis virš horizonto jau nedidelis, dienos trumpos ir debesuotos, todėl Žemės paviršių, net ir esant giedrai, pasiekia kelis kartus mažiau UV spinduliuotės nei vasarą.

Ozono skylių susidarymą ir ozono nykimą apskritai lemia keturios priežastys: 1) antropogeninės kilmės chlorfluorangliavandenilių, metilo chloroformo CH₃CCl₃, bromo junginių, N₂O, NO_x ir kitų ozoną ardančių cheminių medžiagų išlakos; 2) vulkaninės kilmės chloro ir azoto junginiai (jie sudaro apie 18 proc., likusi dalis – antropogeninės kilmės); 3) cikliško Saulės aktyvumo lemiamas nepastovus Žemę pasiekiančių UV spindulių intensyvumas, dėl to kinta ir ozono kiekis; 4) poliarinio stratosferinio sūkurio, izoliuojančio poliarines oro mases nuo vidutinių platumų, susidarymas ir dydis. Tyrimai rodo, kad antropogeninės kilmės chloro ir bromo junginių išlakos yra pagrindinis ozono mažėjimą lemiantis veiksnys.

2011 m. žiemą stratosferoje virš Arkties buvo neįprastai šalta (temperatūra nukrito iki -80…-85 °C), tuo tarpu priežeminiuose sluoksniuose vyravo teigiama temperatūros anomalija. Tokios sąlygos buvo palankios išsilaikyti galingam cikloniniam poliariniam sūkuriui stratosferoje (CPS) net keturis mėnesius – nuo gruodžio iki kovo. Klimatiniu požiūriu ozono koncentracijos mažėjimas lemia žemutinės stratosferos temperatūros kritimą šaltuoju metų laikotarpiu poliarinėse srityse. Nuo XX a. vidurio temperatūra stratosferoje krinta po 0,3–0,6°C per dešimtmetį. Žema temperatūra yra pagrindinis CPS stiprumo veiksnys. Stiprus CPS turi uždarą cirkuliaciją, todėl jo oro masės nesimaišo su vidutinių platumų oru, nevyksta ir ozono prietaka. Be to, šiame poliariniame sūkuryje, esant labai žemai temperatūrai (žemiau -78°C), stratosferoje susidaro poliariniai debesys. Tų debesų ledo kristalai susideda iš azoto ir sieros rūgščių, chloro ir bromo junginių, kurie pavasarį sustiprėjus Saulės spinduliuotei skyla ir pradeda ardyti ozoną. Taip susidaro pavasarinės ozono skylės. Kodėl sumažėjo ozono šį rudenį? Preliminariais duomenimis, tai susiję ne tik su antropogeniniais teršalais, bet ir su ankstyva stratosferos cirkuliacijos pertvarka į žiemos pobūdį. Tokioms anomalijoms palankią terpę sukuria stratosferoje vykstantis atšalimas, taigi ozono išretėjimo įvairiu metų laiku reikia tikėtis ir ateityje, nes klimato kaitos procesai stratosferoje yra ypač ryškūs ir spartūs.