Межполушарные озонные контрасты иллюстрируют потенциальные возможности воздействия химии на климат, поскольку показывают сильную чувствительность озонного распределения к атмосферной циркуляции и климату. Поскольку озон играет очень важную роль в радиационном балансе стратосферы, имеется обратная связь влияния изменений озона на климат. Связь между динамикой и химией озона нелинейная, имеющая много обратных связей, и нет возможности представить оба механизма в аддитивной форме.
Прозрачный и относительно простой случай влияния химии на климат имеет место в верхней стратосфере, где перенос озона не играет такой роли, как в нижней стратосфере, и прямая связь между химией озона и динамикой осуществляется через посредство температуры. Антропогенный рост стратосферного хлора привел к уменьшению содержания озона в верхней стратосфере за последние несколько десятилетий, и это привело к охлаждению верхней стратосферы из-за более слабого поглощения солнечного излучения. В то же время увеличение концентрации СО2 также способствовало охлаждению верхней стратосферы посредством более эффективного блокирования теплового излучения Земли. Оценки показывают, что вклад обоих механизмов в наблюдающееся с конца 1970-х охлаждение стратосферы приблизительно одинаков. Однако эти механизмы в действительности не являются независимыми, поскольку охлаждение из-за роста концентрации углекислого газа уменьшило скорость потерь озона и таким образом до некоторой степени скомпенсировало потери озона из-за повышенных концентраций хлора. Таким образом, в результате охлаждения из-за СО2 содержание озона в верхней стратосфере должно расти более быстро в будущем, чем предсказывалось теорией, учитывающей роль только хлора.
Влияние химии на климат имеет более сложный характер в нижней стратосфере вследствие определяющей роли переноса в формировании существующего распределения озона. Межполушарный контраст в сезонном цикле озона является следствием межполушарного контраста в динамике стратосферы. Этот контраст в динамике важен для понимания поведения полярного озона в последние десятилетия. В антарктической полярной стратосфере зимние температуры почти всегда достаточно низки, чтобы позволить формироваться полярным стратосферным облакам, которые и приводят к наблюдаемой химии озонной дыры. Так, ход содержания озона в весенней Антарктике точно соответствует росту концентрации хлора в стратосфере (за исключением 2002 г., когда в Антарктике произошло беспрецедентное внезапное стратосферное потепление, и 1988 г., когда полярный вихрь был серьезно разрушен, но не до состояния внезапного потепления).
В Арктике вследствие более сильной активности планетарных волн и обусловленного этим более эффективного опускания воздуха температуры заметно выше и во многие зимы не достигают уровня интенсивного образования полярных стратосферных облаков. Поведение озона в Арктике сильно меняется от года к году. В суровые холодные зимы, как, например, в 1996 или 1997 гг., происходит сильное снижение содержания озона. Когда зимы не слишком холодные, снижения не происходит. Это означает, что наблюдавшийся многолетний ход арктического озона не столько соответствует загрязнению стратосферы галогенами, сколько отражает межгодовую метеорологическую изменчивость.
На самом деле годы малого озона в Арктике являются результатом как химических, так и динамических процессов. Когда температуры становятся достаточно низкими, чтобы стало возможным образование полярных стратосферных облаков, это является результатом ослабленной меридиональной циркуляции, что, в свою очередь, означает и слабый приток озона. Этот контраст в переносе озона между теплыми и холодными зимами аналогичен контрасту между самими Арктикой и Антарктикой. Поэтому можно считать, что химия галогенов служит усилителем динамически обусловленной изменчивости полярного озона. Согласно оценкам, в годы малого содержания озона в 90-х годах около половины потерь озона в полярном вихре (по сравнению с годами «большого озона») было обусловлено химией галогенов, а вторая половина обусловлена ослабленным переносом.
Заключение
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.