По данным исследований, частицы сажи, образующиеся при сильных пожарах и поднимающиеся в нижнюю стратосферу, приводят к разрушению активных молекул азота, что ослабляет защиту озонового слоя.
В стратосфере, на высотах от 20 до 40 километров, содержится большое количество озона, формирующегося из молекулярного кислорода в процессе поглощения ультрафиолетового излучения малого спектра. Этот озон, в свою очередь, поглощает фотоны жесткого ультрафиолета, распадаясь обратно на молекулярный кислород озоновый слой, этот слой служит щитом, оберегая поверхность планеты от разрушительного воздействия радиации.
В конце XX века исследователи выявили, что истощение озонового слоя вызвано интенсивным применением фреонов и других органических соединений, содержащих галогены. Им удалось донести до мирового сообщества серьезность этой проблемы, и после принятия Монреальского протокола их производство и использование были прекращены, а озоновый слой начал быстро восстанавливаться. Тем не менее, в последние годы восстановление озонового слоя замедлилось, и к этому негативное влияние оказывают изменения климата.
Повышение температуры на планете из-за глобального потепления приводит к сильной жаре и засухе во многих регионах, что способствует увеличению частоты и интенсивности природных пожаров. В период с 2019 по 2020 год в Австралии они распространились на территорию более 24 миллиона гектаров и подняли в воздух порядка миллиона тонн частиц дыма и сажи, которые достигали высоты до 35 километров, вплоть до верхней границы озонового слоя. Их взаимодействие рассмотрели авторы новой статьи, опубликованной в журнале PNAS.
Сьюзан Соломон из Массачусетского технологического института (MIT) и ее команда, используя данные со спутников и компьютерное моделирование, изучили воздействие австралийских пожаров на состав атмосферы. Их исследования показали, что в марте 2020 года, вскоре после тушения пожаров, концентрация диоксида азота в стратосфере достигла минимального уровня, зафиксированного за последние десятилетия.
Замеченные изменения указывают на химические процессы, вызванные выбросом дыма и сажи в верхние слои атмосферы. Обычно, под воздействием солнечного света, оксид азота (V) преобразуется в оксид азота (IV), который затем взаимодействует с хлором и другими галогенами, предотвращая их разрушительное воздействие на озоновый слой.
Появление сажи снижает эффективность этого механизма. Сажа взаимодействует с оксидом азота (V), образуя нитрат, что приводит к уменьшению количества диоксида и позволяет хлору оказывать разрушительное воздействие.
Согласно оценкам Соломон и ее коллег, австралийские пожары вызвали снижение концентрации озона примерно на процент. Учитывая, что естественное восполнение озона в стратосфере происходит со скоростью один-три процента за десятилетие, одна только природная катастрофа в Австралии скомпенсировала годы естественного восстановления. И это без учета около 788 миллионов тонн углекислого газа, которые были выброшены в воздух.