24,8 millió négyzetkilométeresre nőtt tavaly október 7-én, 2021-es maximumakor az Antarktisz feletti ózonlyuk, ami szinte pontosan Észak-Amerika teljes területének felel meg. A ózonréteg ilyen mértékű elvékonyodása, ráadásul 32 évvel az ózonroncsoló freonok használatát kivezető montréali jegyzőkönyv megjelenése után, jól mutatja az emberi tevékenység bolygónkra gyakorolt hatásának mértékét és tartósságát.

A sztratoszférában, 15-35 kilométeres magasságban lebegő ózon- (O₃) molekulákból álló ózonréteg fontos tulajdonsága, hogy teljesen elnyeli a Napból érkező, DNS-roncsoló UV-C sugárzást, illetve az UV-B sugárzás nagy részét. Kialakulása hozzávetőleg 600 millió éve következett be, miután a Föld légkörében 1 milliárd évvel ezelőtt jelentős növekedésnek indult az oxigén koncentrációja, 200 millió évvel később pedig már a gerinces állatok első lépéseiket tették meg a szárazföldeken.

Hogyan jött létre az ózonlyuk?

Az 1970-es évek óta ismert, hogy a földi életet védelmező ózonréteget jelentősen károsítják a halogénezett szénhidrogének közé tartozó CFC-k (chlorofluorocarbon), melyeket hajtógázként és hűtőközegként használtak évtizedekig. Ezt a felismerést nagyrészt Mario Molina mexikói és Sherry Rowland amerikai kémikusnak köszönhetjük, akik a CFC-k ózonroncsoló hatását 1974-ben írták le egy a Nature folyóiratban közölt tanulmányukban.

A gázok, amelyek alacsony reaktivitása előnyös volt a felhasználás szempontjából, pontosan ezért idővel lebomlás helyett eljutottak a sztratoszférába, ahol a Nap UV-sugárzása képes volt a szén- és a klóratomok közötti kötés bontására. Az immár szabad klóratomok egyenként több ezer ózonmolekula bomlását képesek katalizálni az ózonmolekulákkal való, oxigénmolekulákat képző, ismétlődő reakciójuk révén. Az ózonréteg elvékonyodását és annak mechanizmusát feltáró munkájukért 1995-ben Molinának, Rowlandnek és Paul Crutzen holland meteorológusnak-kémikusnak ítélték oda a kémiai Nobel-díjat.

A CFC-k drámai hatását semmi más nem mutatta jobban, mint az antarktiszi ózonlyuk felfedezése, amit Joe Farman, Brian Gardiner és Jonathan Shanklin 1985-ben jelentett be a Nature-ben, két antarktiszi mérőállomás adatai alapján. A megelőző évben a Halley kutatóállomás felett az ózonréteg már csak a korábbi évtizedekben mért vastagság 2/3-át érte el. A megfigyelések közlése után a kutatók és a nemzetközi közösség is felismerte a helyzet súlyosságát; két évvel később, 1987-ben elfogadták a CFC-k gyártását kivezető montréali jegyzőkönyvet, amit 1989-ben ratifikáltak.

Ma az ózonlyuk alatt a kutatók azokat a régiókat értik, ahol az ózonrétegben a gáz koncentrációját kifejező Dobson Unit (DU) mértékegység 220 alá esik, ami egy nagyjából 2,2 mm vastag, teljesen ózonmolekulákból álló rétegként lenne elképzelhető a Föld felszíni körülményei közt. Ilyen kivételes esetekben, mint 1997-ben, 2011-ben és 2020-ban előfordulhat az Északi-sarkvidék felett is, de ózonlyuk általában csak az Antarktisznál formálódik rendszeresen, a Föld déli féltekéjén szeptembertől novemberig tartó tavasz során. Alacsonyabb szélességeken, ahol Magyarország is található, az ózonréteg elvékonyodása néhány százalékban volt mérhető az 1990-es évek közepén lezajló trendfordulóig, és ez az ENSZ Környezetvédelmi Programja (UNEP) szerint nem befolyásolta a közepes szélességeken a felszínt elérő UV sugárzás mértékét. A trópusi szélességeken egy, az elmúlt napokban megjelent tanulmány állításával ellentétben a szakértők szerint nincs ózonlyuk: az ózonkoncentráció ingadozását a globális felmelegedéssel megváltozó normál légköri folyamatok okozzák.

Hogyan változott az ózonlyuk az elmúlt évtizedekben?

Tavaly októberben a déli-sarkvidék feletti ózonlyuk a műholdas mérések 1979-es kezdete óta megfigyelt 13. legnagyobb volt, ami az utóbbi évek átlagához képest a szokatlanul hideg sztratoszférikus hőmérséklet és erőteljes szeleknek tudható be. Az ózonréteg változását a NASA műholdjai monitorozzák 1979 óta; a mérés évtizedekig egy különböző űreszközökre szerelt, TOMS nevű ózontérképező műszerrel történt. Ezután olyan újabb generációs ózonszenzorok, mint a holland OMI vagy a NASA és NOAA műholdjaira szerelt OMPS vették át a kulcsfontosságú feladatot, úgy, hogy globális lefedettségű méréseket biztosítanak. Ezek vizualizált formában a NASA Ozone Watch oldalán szabadon elérhetők, és napi tájékoztatást nyújtanak az ózonréteg állapotáról a Föld északi és déli féltekéjén.

A műholdas mérések kezdetének évében 194 Dobson Unit (DU) volt az ózonlyuk legalacsonyabb ózonkoncentrációja, az ózonlyuk kiterjedésének maximuma pedig 1,1 millió négyzetkilométer. Néhány évnyi csökkenés után 1991-ben 100 DU alá esett a minimum koncentráció, majd egyre gyakoribbak lettek a 100 DU alatti értékek. A valaha volt legalacsonyabb koncentrációt, 73 DU-t, 1994-ben mérték. Az ózonlyuk legnagyobb, 29,6 millió négyzetkilométees kiterjedését 2006-ban érte el. Érdekes, hogy legalacsonyabb ózonkoncentráció és legnagyobb kiterjedésű ózonlyuk egyszerre egy évben sem fordult elő, ami jól szemlélteti a sztratoszférában zajló folyamatok bonyolultságát.

A 2000-es évek végére a CFC-k kivezetésének hála az ózonlyuk mérete stabilizálódott; éves változásait a sztratoszféra viszonyai és hőmérséklete befolyásolják. Az alacsonyabb hőmérséklet általában nagyobb kiterjedéshez és alacsonyabb ózonkoncentrációkhoz vezet, mert segíti az ózon lebomlásához vezető folyamatokat, mint ahogy az tavaly is történt. Ha a sztratoszféra melegebb, akkor a 2019-eshez hasonló helyzet állhat elő, amikor az ózonlyuk mérete csupán 16,4 millió négyzetkilométer volt.

Akkor most már minden rendben lesz?

A Kofi Annan volt ENSZ főtitkár által 2003-ban az addigi „valószínűleg legsikeresebb nemzetközi egyezménynek” nevezett montréali jegyzőkönyvnek hála tavaly az ózonlyuk közel 4 millió kilométerrel kisebb volt a NASA szerint, mint hasonló időjárási körülmények mellett lett volna, ha a CFC-k használata folytatódik. A CFC-ket előbb a kevésbé roncsoló HCFC-k (hydrochlorofluorocarbons) váltották fel, majd a ma is alkalmazott HFC-k (hydrofluorocarbons), amelyek az ózonrétegre nincsenek különösebben rossz hatással, viszont rendkívül erős üvegházhatású gázok, ezért az utóbbi években ezek kivezetése is elkezdődött.

Az erőfeszítések ellenére pár éve felerősödtek az aggodalmak, hogy az ózonréteg helyreállását eltolhatja a Kína keleti részén zajló CFC-kibocsátás, egészen pontosan a CFC-11 (fluor-triklórmetán) légköri koncentrációjának növekedése. Amint egy tavalyi cikkünkben ismertettük két, a Nature-ben publikált tanulmány alapján, ez a trend 2018 és 2019 között jórészt a kínai kibocsátás csökkenésének hála megfordult, és jelentősen, 18 ezer tonnával visszaesett a 2019-ben összesen 52 ezer tonnányi CFC-11 kibocsátás, azaz úgy tűnik, nincs akadálya az ózonréteg helyreállásának.

Legalábbis amennyiben egy új fenyegetés, a globális rakétaindítások növekedése nem szól közbe. Egy június 1-jén a NOAA szakemberei által a Journal of Geophysical Research Atmospheres szakfolyóiratban közölt kutatás ugyanis azt találta, hogy a kilövések megtízszereződése esetén a keletkező fekete koromrészecskék a sztratoszférába kerülve a napsugárzás elnyelésével 1,5 fokkal felmelegíthetik a légkört. Ez egyes hónapokban 16 DU ózonvesztést okozhat a Föld északi féltekéjén, ami Christopher Maloney és kollégái szerint azt jelenti, hogy az ózonréteg még évi 10 ezer tonna fekete korom sztratoszférába kerülésére is érzékenyen reagálna.

Ha ezt a problémát sikerül megoldani, vagy a rakétaindítások száma nem nő meg a kutatók által feltételezett mértékben, a NASA szerint az ózonroncsoló anyagok koncentrációja a sztratoszférában az évszázad közepén visszatérhet az 1980-as évek előtti szintre. Ez a modellek alapján azt jelenti, hogy 2040-re, azaz nagyjából 18 év múlva helyreállhat az Antarktisz feletti ózonréteg nagy része.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: