Восстанавливающийся озоновый слой перенаправляет потоки ветра по всему земному шару

Химические вещества, разрушающие защитный озоновый слой Земли, также вызывают изменения в атмосферной циркуляции в южном полушарии. Теперь, новое исследование обнаруживает, что эти изменения приостановлены и могут даже быть отменены из-за Монреальского протокола, международного договора, который успешно прекратил использование озоноразрушающих химических веществ.

«Это исследование дополняет растущее количество фактов, свидетельствующих о глубокой эффективности Монреальского протокола. Договор не только стимулировал исцеление озонового слоя , но и приводит к недавним изменениям в схемах циркуляции воздуха в Южном полушарии», - говорит ведущий автор Антара Банерджи, сотрудник Колорадского университета в Боулдере, работающий в Отделе химических наук Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). Она начала эту работу в качестве постдокторанта в Колумбийском университете.

Открытая в 1985 году озоновая дыра формируется каждую весну в атмосфере над Антарктидой. Истощение озонового слоя охлаждает воздух, усиливая ветры полярного вихря и воздействуя на ветры вплоть до самого нижнего слоя атмосферы Земли. В конечном итоге истощение озонового слоя сместило струйный поток средней широты и засушливые районы на краю тропиков в направлении Южного полюса.

Предыдущие исследования связывали эти тенденции циркуляции с изменениями погоды в Южном полушарии, особенно с осадками в Южной Америке, Восточной Африке и Австралии, а также с изменениями океанских течений и солености.

Монреальский протокол 1987 года прекратил производство озоноразрушающих веществ, таких как хлорфторуглероды (ХФУ). Начиная примерно с 2000 года, концентрации этих химических веществ в стратосфере начали снижаться, и озоновая дыра начала восстанавливаться. В этом исследовании Банерджи и ее соавторы показали, что примерно в 2000 году циркуляция Южного полушария также перестала расширяться к полюсу - пауза или небольшое изменение более ранних тенденций.

«Задача этого исследования заключалась в том, чтобы доказать нашу гипотезу о том, что восстановление озона на самом деле является движущей силой этих изменений атмосферной циркуляции, и это не просто совпадение», - говорит Банерджи.

Для этого исследователи использовали двухэтапный статистический метод, называемый обнаружением и атрибуцией: выявление вероятности того, что определенные закономерности наблюдаемых изменений ветра будут вызваны одной лишь естественной изменчивостью, и, если да, то могут ли изменения быть отнесены к антропогенным факторы, такие как выбросы озоноразрушающих химических веществ и CO2.

Используя компьютерное моделирование, исследователи сначала определили, что наблюдаемая пауза в тенденциях циркуляции не может быть объяснена только естественными сдвигами ветра. Затем они отдельно изолировали воздействие озона и парниковых газов.

Они показали, что, хотя рост выбросов CO2 продолжал расширять приповерхностную циркуляцию (включая струйный поток) к полюсу, только изменения в озоне могут объяснить паузу в тенденциях циркуляции. До 2000 года истощение озонового слоя и повышение уровня CO2 толкали приповерхностную циркуляцию к полюсу. С 2000 года СО2 продолжает продвигать эту циркуляцию в противоположную сторону, уравновешивая противоположный эффект восстановления озона.

«Выявление обусловленной озоном паузы в тенденциях циркуляции в реальных наблюдениях впервые подтверждает то, что научное сообщество по озону давно предсказывает из теории», - сказал Джон Файф, ученый из Канады по окружающей среде и изменению климата и один из соавторов работы.

Поскольку озоновый слой начинает восстанавливаться, а уровни CO2 продолжают расти, будущее становится менее определенным, в том числе для тех регионов Южного полушария, на которые воздействует реактивный поток и которые находятся на окраине сухих районов, пишет phys.org.

«Мы называем это« паузой», потому что тенденции циркуляции по направлению к полюсу могут возобновиться, остаться неизменными или повернуть вспять», - сказала Банерджи. «Именно перетягивание каната между противоположными эффектами восстановления озона и ростом парниковых газов будет определять будущие тенденции».