Scienty

Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, работавшие в составе международной научной группы, провели анализ результативности химико-климатического моделирования общего количества озона в Южном полушарии, где каждый год формируется озоновая дыра. Благодаря их работе удалось уменьшить неточность данных, полученных в результате моделирования, в три раза по сравнению с данными, полученными со спутников. О результатах исследования сообщается в научном журнале Atmosphere.

Фото: img.freepik.com

Озоновый слой играет ключевую роль в поддержании стабильности биосферы Земли и обеспечении здоровья людей. Его основная задача – защита от вредного ультрафиолетового излучения. Увеличение интенсивности ультрафиолета может привести к развитию рака кожи, снижению иммунитета, возникновению катаракты и другим заболеваниям глаз.

С 1970-х годов истощение стратосферного озона вызвано выбросами соединений, содержащих хлор и бром, которые являются результатом человеческой деятельности. В 1985 году на полярной станции в Южном полушарии зафиксировали появление озоновой дыры – существенное уменьшение слоя озона над Антарктидой на высоте 15−35 км. Это явление повторяется ежегодно и достигает пика в сентябре-октябре. Озоновая дыра над Антарктидой оказывает непосредственное воздействие на глобальный озоновый слой, а также на атмосферную циркуляцию: усиление и смещение полярного вихря способствуют изменениям погодных условий во всем мире.

С целью воздействия на эти процессы правительства стран мира приняли Монреальский протокол, направленный на ограничение производства хлорфторуглеродов. Он начал действовать в 1989 году. Сокращая выпуск и использование веществ, разрушающих озоновый слой, государства рассчитывают на восстановление озонового слоя Земли.

Для определения результативности мер, реализуемых в рамках Монреальского протокола, применяются химико-климатические модели. Они учитывают ключевые процессы, воздействующие на озоновый слой, и позволяют вычислять основные параметры атмосферной циркуляции Земли.

Климатологи из Санкт-Петербургского государственного университета, Российского государственного гидрометеорологического университета, Давосской физико‑метеорологической обсерватории и Главной геофизической обсерватории имени А.И. Воейкова провели анализ воздействия различных процессов на точность химико-климатических моделей, описывающих общее содержание озона в атмосфере над Южным полюсом. Для изучения того, как общее содержание озона в Антарктике реагирует на различные факторы, такие как фотолиз и интенсивность горизонтального перемешивания в больших вихрях, была использована система моделей SOCOLv3. Оценку влияния этих факторов ученые проводили путем сопоставления результатов моделирования со спутниковыми данными.

«Согласно проведенным исследованиям, скорость фотолиза и горизонтальное перемешивание признаны ключевыми факторами для точного воспроизведения концентрации полярного озона в холодное время года. Так, первоначальная модель демонстрировала существенное расхождение в 108 единиц Добсона (DU) по сравнению с данными, полученными со спутника ИКФС-2, однако, при проведении эксперимента с учетом усиленного горизонтального перемешивания, это расхождение сократилось до 33 единиц DU. Как отметил руководитель лаборатории исследования озонового слоя и верхней атмосферы СПбГУ Евгений Розанов, это свидетельствует о том, что усиленное перемешивание способствует более корректному отображению сезонных изменений концентрации тропосферного озона.

Используя модуль фотолиза Cloud-J версии 8.0, исследователям удалось повысить точность определения скоростей фотолиза при небольшом угле падения солнечных лучей, что имеет ключевое значение для полярных регионов. Благодаря этому стало возможным более корректно отобразить сезонные изменения озона в южной полярной области и смоделировать общее содержание озона в данном регионе.

Результаты исследования позволят доработать химико-климатические модели, что позволит лучше понимать, как меняется озоновый слой под воздействием климатических изменений и в зависимости от принимаемых политических решений.

Информация и иллюстрация предоставлены пресс-службой СПбГУ