Коли над Північним полюсом знижується рівень озону, це безпосередньо впливає на погоду: весна стає аномально теплою та сухою, засвідчують дослідження. Зменшення озонового шару означає, що стратосфера поглинає менше сонячного світла, тож залишається холоднішою. Це, своєю чергою, сприяє повітряним потокам, які несуть тепле і сухе повітря до Центральної Європи. Натомість у полярних широтах воно стає вологішим, повідомляють науковці в “Nature Geoscience”.
Зображення: ESA, DLR/BIRA, Copernicus.
Озонова діра виникає тоді, коли навесні під дією сонячного світла у стратосфері розпочинаються реакції, які руйнують озон. Хлор із парникових газів та інші хлорфторвуглеводні виконують функцію каталізатора і “вбивці озону”. Останнім часом над Арктикою все частіше помічають суттєве зникнення озону. Так було 2011-го, 2016-го та 2020 років. Навесні 2020-го в основних ділянках озонового шару було знищено 95% озону — в Північній півкулі цей показник був досягнутий вперше.
Причиною накопичення арктичних озонових дір вважають кліматичні зміни: повітряні потоки змінюються приблизно над Північним полюсом, тож полярна стратосфера навесні залишається холоднішою довше, і тепліше повітря не може проникнути на північ. Так виникають сприятливі умови для сильнішого руйнування озонового шару.
Проте й арктичне зникнення озону впливає на клімат, з’ясували Марина Фрідель (Marina Friedel) з Федеральної вищої технічної школи Цюриха та її колеги. Поштовхом для дослідження стало спостереження, що збільшення арктичної озонової діри часто супроводжується погодними аномаліями в цілій Північній півкулі: у Центральній і Північній Європі аж до Сибіру в цих роках було ненормально тепло і сухо, що особливо проявилося 2020-го. У полярних широтах натомість було вологіше, ніж зазвичай.
Незрозуміло все ж, чи це аномалії безпосередньо пов’язані з озоновою дірою, чи в обох випадках йдеться про наслідки дії тих же змін у повітряних потоках, зумовлених кліматом.
“Теоретично, погодні явища, котрі відбуваються водночас зі зникненням озону, можна пояснити динамічною мінливістю нижньої стратосфери”, — кажуть науковці. У такому разі руйнування озону було б, як і погодні аномалії, симптомом цієї динаміки.
Аби з’ясувати цю кореляцію, Фрідель та її команда здійснили симуляцію трьох різних хімічних кліматичних моделей. Дві з них — CLIM-2D і CLIM-3D — приблизно або з точністю до днів відтворювали зникнення озону, але не враховували жодних взаємодій. Третя модель (INT-3D) зважала також на взаємодію озону й атмосферної циркуляції.
Зі всіма трьома моделями науковці відтворили весняний клімат минулих 40 років. При цьому перевірили, чи зображені на моделях погодні умови відповідають тим, які спостерігали в роки збільшення арктичної озонової діри, і наскільки сильно.
Погодні ефекти в моделях з і без руйнування озонового шару. Перший варіант краще узгоджується з реальними даними спостережень. Зображення: Friedel M. et al./ Nature, 2022; ETH.
Результат: усі три кліматичні моделі продемонстрували тенденцію до погодних аномалій за умови збільшення озонової діри. Частину погодних екстремумів справді можна пояснити динамічною мінливістю повітряних потоків — кліматичним ефектом, що присутній навіть без прямого впливу озону.
Проте перші моделі, в котрих не враховувався зворотний зв’язок, відтворювали лише частину аномалій — вони охопили близько 40% їхнього реального масштабу. Третя ж кліматична модель, що зважала також на взаємодію озону, майже ідеально збіглася з реальністю.
“На підставі цього ми припускаємо, що стратосферний озон активно впливає на приповерхневий клімат Північної півкулі”, — констатувала Фрідель та її колеги. Детальніший аналіз засвідчив: коли зменшується кількість озону над Арктикою, стратосфера поглинає менше сонячного проміння. Тому вона залишається холоднішою.
“Це призводить до сильніших і триваліших холодних аномалій, — пояснили вчені. — Тож арктичне зникнення озону затримує погодні умови зими в стратосфері”. Як наслідок, довше тривають полярні вихори — кільцеві потоки, що відділяють Арктику від тепліших повітряних мас. Саме їх вважають рушієм погодних аномалій.
Це означає, що арктичний озон безпосередньо впливає на арктичні кліматичні умови — і на весняну погоду в помірних широтах. “Результати кидають нове світло на зв’язок озону та поверхні в Північній півкулі, — написали Фрідель і її команда. — Інтерактивна озонова хімія має бути також основою для реалістичного відтворення погоди й весняних умов у Північній півкулі на кліматичних моделях”.
Якщо нові свідчення інтегрувати в моделі, можна точніше визначати сезонну погоду та робити кращі кліматичні прогнози. Це важливо також і для сільського господарства, зауважують учені.
Nadja Podbregar
Ozonloch beeinflusst unser Wetter
Nature Geoscience, 2022; doi: 10.1038/s41561-022-00974-7)
ETH Zürich, 8/07/2022
Зреферувала С.К.
17.07.2022