A globális felmelegedéssel gyakoribbá és intenzívebbé válnak a bozót- és erdőtüzek, és emiatt később állhat helyre az ózonréteg, állítja egy új kutatás, ami a két és fél magyarországnyi területet elpusztító 2019-2020-as ausztráliai bozóttüzek sztratoszférára gyakorolt hatásait vizsgálta.

Susan Solomon, az MIT elismert légkörkutatója, aki elsők közt írta le, hogy milyen kémiai reakciók felelősek az antarktiszi ózonlyuk kialakításáért, most kollégáival műholdas adatok és modellszimulációk alapján azt találta, hogy a bozóttüzek megváltoztatták a felső légkör összetételét, és az ózonkoncentráció csökkenéséhez vezettek.

A 15-35 kilométeres magasságban található, ózonmolekulákból (O₃) felépülő ózonréteg lehetővé teszi a szárazföldi életet azzal, hogy elnyeli a Napból érkező, a biomolekulákat leginkább roncsoló, kis hullámhosszú (UV-C) ultraibolya sugárzást, és közepes hullámhosszú (UV-B) UV-sugárzás nagy részét.

A szerdán a Nature-ben közölt tanulmány szerint a bozót- és erdőtüzekből képződő aeroszolrészecskéknek a korábban véltnél erősebb ózonroncsoló hatása van. Ezzel a szakemberek választ adnak arra is, hogy miért volt 2020-ban a Föld déli féltekéjének közepes szélességein a szokásosnál kevesebb ózonmolekula a sztratoszférában, és mi okozta az antarktiszi ózonlyuk megnövekedett méretét, ami 2020. szeptember 20-án elárte a 24,8 millió négyzetkilométert.

A tanulmányt a Nature-nek kommentáló Faye McNeill és Joel Thrnton amerikai légkörkutatók szerint bár a 3 évvel ezelőtti ausztráliai bozóttűz-szezon meglehetősen extrém volt, az ilyen, füstviharfelhőket (pyrocumulonimbus) képző nagy erdőtüzekre egyre többször kell számítani a klímaváltozás miatt, ami időlegesen megzavarhatja vagy lelassíthatja az ózonréteg helyreállását. Emellett az új eredmények még inkább kérdésessé teszik, hogy mennyire jó ötlet aeroszolokkal a globális felmelegedést ellensúlyozó geomérnökségbe kezdeni azok potenciális ózonroncsoló hatásai miatt.

Hogyan roncsolják az erdőtüzek az ózonréteget?

A Solomonék által javasolt mechanizmus szerint az erdőtüzekből felszabaduló aeroszolok hidrogén-kloridot (HCl) képesek elnyelni, ami az emberi tevékenység által légkörbe juttatott, halogénezett szénhidrogének közé tartozó CFC-kből (chlorofluorocarbon) szabadul fel. Ez, mint McNeill és Thrnton amerikai légkörkutatók elmagyarázzák, lehetővé teszi a részecskéknek, hogy egyes klórvegyületek (hipoklórossav és klór-nitrát) kémiai reakcióit katalizálják fényre reaktív klórvegyületekké.

Ahogy ezeket a vegyületeket UV-sugárzás éri, klórgyökök képződnek, amik képesek az ózonmolekulák lebontására, ez pedig ahhoz vezet, hogy a normálisnál gyorsabban kezd el csökkenni a gáz koncentrációja a sztratoszférában. Ezek az ózon lebomlását okozó légköri kémiai folyamatok a jégrészecskék esetében évtizedek óta ismertek. A kutatók áttörése abban rejlik, hogy meg tudták mutatni, hogy a tüzekből a légkörbe kerülő, az infravörös tartományban mérő műholdak által gyűjtött adatok szerint koromból és szerves anyagokból álló részecskék hatékonyan elnyelik a hidrogén-kloridot, ami miatt később más klórvegyületek „aktiválódni” tudnak a részecskék felszínén.

Ez McNeill és Thrnton szerint egyáltalán nem volt egyértelmű, főleg száraz körülmények között, ahol ezeknek a részecskéknek a jégszemcséknél vagy vizes oldatoknál kevésbé reaktívnak kellene lenniük. Korábban az volt a vélekedés, hogy a szerves anyagokból álló részecskék üvegszerűek, és a reakciók a felszínükön rendezetlen régiókban mehetnek végbe. Az ausztráliai bozóttüzek során végzett műholdas megfigyelések viszont azt mutatták, hogy a szerves anyagokban gazdag részecskék képesek voltak vizet elnyelni.

Solomonék azt állítják, hogy termodinamikai okokból a részecskéknek -78 fokos hőmérséklet felett inkább folyékonyhoz hasonló halmazállapotban kell lenniük még a hideg és száraz sztratoszférában is. Emellett laboratóriumi vizsgálatokra hivatkozva azt állítják, hogy ezek a szerves anyagokból és vízből álló oldatok hatékonyabban képesek elnyelni a hidrogén-kloridot, mint a gyakoribb, kénsavat tartalmazó felső légköri részecskék.

Mi volt ennek a valós hatása?

A kutatók az aeroszolok (Community Aerosol and Radiation Model for Atmospheres, CARMA) és a Föld globális éghajlatának leírására (Community Earth System Model, CESM) használt modelleket kiegészítették az általuk javasolt kémiai mechanizmussal. Kiderült, hogy figyelemre méltó egyezés van különböző klórvegyületek légköri koncentrációjában 2020-ban megfigyelt változások és az ezeket szimuláló modelleredményeik között, ami szerintük erős támogatást ad a hipotézisüknek.

A modell alapján a bolygó déli féltekéjének 30. és 50. szélességi foka között 18 az ózonrétegben az ózonmolekulák koncentrációját kifejező Dobson inittal (azaz 3-5 százalékkal) csökkent a földi életet védő gáz mennyisége, az Antarktisz feletti ózonlyuk mérete pedig 2,5 millió négyzetkilométerrel nőhetett meg. Ugyanakkor nem a bozóttüzek okozták a 2020-as ózonlyuk korábban nem tapasztalt tartósságát, vagy csak közvetetten, a légköri folyamatokra gyakorolt hatásuk miatt.

Mindez arra világít rá, hogy a légkörkutatással foglalkozó szakértőknek jobban fel kellene tárniuk, milyen kémiai reakciók mennek végbe ezeken a részecskéken a sztratoszféra körülményei között. Ugyanez igaz az aeroszolos geomérnökségi próbálkozásokra is: mielőtt ilyen légköri kísérletek történnének, az aeroszolokat alaposan meg kell vizsgálni laboratóriumban szimulált felső légköri körülmények között.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: