A sztratoszferikus ózonréteg
A sztratoszferikus ózonréteg
A sztratoszfére a földfelszínhez közeli troposzféra felett található. A két réteget légcserét gátló inverzió, ill. izoterm réteg, a tropopauza vélasztja el. Ennek földfelszín feletti magassága a földrajzi szélességgel változó, az Egyenlítőnél 16–18 km, a sarkvidéken 5–6 km. (A mérsékelt szélességeken ez évszakosan változó.)
A sztratoszférában a kétatomos oxigénmolekulák egy része s biológiailag aktív 0,280–0,320 mikrométer hullámhosszú ultraibolya sugárzás (UV-B tartomány) révén háromatomos ózonná alakul, a fotonok egyidejű elnyelésével. Az ózon egy része idővel – éjszaka vagy a sarkvidéki sugárzáshiányos téli évszakokban – hőenergia-leadással visszabomlik oxigénmolekulává. Az ózon-oxigén arány a Napból érkező UV sugárzás erősségével arányos. Földünk felé irányuló nagyobb ultraibolya sugárzás átmenetileg több nagyságrenddel is növekedhet, a földi élet szempontjából veszélyes szintet a megerősödő ózonpajzs mindössze százalékokban kifejezhető mértékűre mérsékli. Az ózon tehát egy olyan, rugalmas változó szűrőréteg, amely kiszűri a Földre érkező UV-B sugárzás megszokott szint feletti részét. A főként 20–25 km között és 40 km körüli magasságban rétegződő ózon mennyisége élettani szerepéhez képest kicsi, az egész sztratoszférában eloszlott ózon földfelszíni nyomáson mindössze 3 mm vékony réteget képezne.
A 70-es évek elején az ózonegyenleg csökkenését tapasztalták, ezt akkor annak tulajdonították, hogy a sztratoszféra alsó rétegeibe feljutó sugárhajtású repülőgépek sok nitrogén-oxidot bocsátanak ki. Azóta azonban ismertté vált a nitrogén-oxidok ózonkeltő hatása.
1974-ben F. S. Rowland amerikai kutató hívta fel a figyelmet bizonyos halogénezett szénhidrogén-vegyületek veszélességére. E mesterségesen előállított és igen stabil vegyületek a troposzféra felső rétegeiben felhalmozódnak, s részben a sztratoszférába diffundálnak fel. Ott – a hipotézis szerint – az alacsony hőmérséklet és intezív ultraibolya sugárzás hatására a klór, ill. bróm gyökük leválik, s láncreakció révén mindegyikük ózonmolekulák ezreit roncsolhatja szét. (E feltevés egyes fázisait máig csak laboratóriumi körülmények között tudták igazolni.) Az a lehetőség, hogy az ózont roncsoló vegyületek bizonyos légköri határkoncentrciónál a láncreakciók ugrásszerűen felgyorsulhatnak, riadalmat keltett a tudományos világban. A téma felmerülése óta eltelt másfél évtizedben kiszélesedtek a kutatások, a műszeres megfigyelések, laboratóriumi vizsgálatok, számítógépes levegőkémiai modellezések.
Újabb bombaként hatott, hogy 1985 őszén J. Farman, az angol antartkiszi expedíció tagja felfedezte az ottani „ózonlyukat”, s hogy a 10 éves mérési sorokból visszamenőleg is kimutatták annak meglétét az antarktiszi tavasz idején (okt.). Az adatsorból kitűnt, hogy az ózonlyuk évről évre mélyül, kiterjedése pedig nő. E megfigyeléseket az 1986-os amerikai Antarktisz-expedíció mérési eredményei is megerősítették. A következő év őszére az USA kormány űrhajózási hivatala (NASA) – környezetvédelmi és légkörkutató intézményei bevonásával – repülőgépes nemzetközi mérőexpedíciót szervezett. A tűzföldi bázisról felszálló s az ózonlyukba 10, ill. 20 km magasságban berepülő 2 minden lehetséges műszerrel felszerelt speciális repülőgép rengeteg adatot gyűjtött, s ezeket egybevetették az antarktiszi expedíciós bázisok felszíni mérési eredményeivel. Mindjárt az expedíció elején pánikkeltő hír röppent fel: az addig rendszeresen okt. első napjaiban kezdődő és a hó végére eltűnő ózonlyukjelenség ezúttal már jóval korábban, aug. második felében kialakult, s mérete minden korábbit felülmúlt. Az ózonlyukba repülve az ózon meredek csökkenését és a klór-ionok ugrásszerű megszaporodását észlelték. A drasztikus ózoncsökkenést azzal magyarázzák, hogy ott a –80 °C alatti hőmérsékleten képződő és ammóniatartalmú felhők felgyorsítják a folyamatot. Az emberi tevékenység felelősségének egyértelművé tétele érdekében azonban még keresik a talált klór-ionok antropogén eredetének a bizonyosságát.
Az antarktiszi ózonlyuk 1988-ban a korábbiaknál lényegesen gyengébben mutatkozott, 1989-ben viszont az információk szerint minden addigit felülmúlt. A megismételt régi és földi expedíciós mérések adatainak elemzése folyamatban van, az eredményeket szintetizáló publikációt 1992-re ígérik.
Főként a légkörkutatók teszik fel a kérdést: miért épp az Antarktisz felett alakul ki az esetenként 50%-ot is meghaladó ózonhiánnyal járó „ózonlyuk”, amikor az Északi-sark feletti légállapot is hasonló, továbbá a károsítóanyagok túlnyomó többsége az északi féltekén kerül a légkörbe, s a két félteke közötti légcsere tudvalevően csekély? Már említettük, hogy a sarkvidéki több hónapos téli sötétség idején ózon nem keletkezhet, ilyenkor a sarkvidék természetes „nyelője” a kisebb földrajzi szélességek felől odaáramló levegő ózontartalmának. A különbséget az adja, hogy az Antarktisz felett tavasszal rendszeresen több hétig erős anticiklon (magas légnyomsú képződmény) alakul ki, peremén jelentős cirkulációval. E nagy magasságú örvénymozgás akadályozza az ózon sarkvidék fölé áramlását, az ózon feltorlódik az örvénymozgás peremén kívül, koncentrációja pl. számottevően megnő az Ausztrália déli peremén és szigeteken mért adatok szerint. Ez tehát a látványos ózonlyukjelenség kialakulásának elsődleges oka, amit a közvélemény felrázására szánt híradások általában elhallgatnak.
A szakembereket jobban elgondolkoztatja az a vizsgálati eredmény, mely szerint az Északi-sark felett 5–7%, a mérsékelt szélességeken pedig 1–5%-kal csökkent a sztratoszféra ózomtartalma. Ily mértékű csökkenésnek csak 2–3 évtized múlva lenne szabad bekövetkeznie, a károsító anyagok növekvő felhasználása esetén. Még riasztóbb tény, hogy a troposzféra felső rétegeiben a károsító anyagok koncentrációja nő, a legnagyobb mennyiségben használt két vegyületé pl. évi 7%-kal. Ha tényleg fennáll a feltételezett kapcsolat az ózon-oxigén arány eltolódása és a károsító anyagok koncentrációnövekedése között, a késlekedésnek drámai következményei lehetnek. A halogénezett szénhidrogének átlagosan 70–120 éves légköri élettartamából eredően az intézkedések hatása ugyanis erős késéssel érvényesül, a légköri folyamatok még hosszú évtizedeken át romlanak, s csak mintegy 100 év múlva kezdődne lassú javulás.
