Атмосферско истражување Осиромашување на озонот и замав на климата во Европа - спектар на наука
Атмосферско истражување: Осиромашување на озонот и замав на климата во Европа
Во последниве години воопшто немаше вистински зими ", е вообичаена изјава. Климатолозите можат да потврдат дека" порано "(во шеесеттите години) зимите над Централна Европа беа постудени. Природни климатски флуктуации што можат да влијаат на цели региони во светот играат важна улога во појавата на постудени или потопли децении.Еден пример за ваква повеќегодишна флуктуација на климата е познат како Јужна осцилација Ел Нињо (ЕНСО). Спој на океански и воздушни струи во екваторијалниот Пацифик влијае на времето во Јужниот Пацифик. и Северна Америка.
Постои слична повеќегодишна флуктуација за европската клима: Северноатлантската осцилација (НАО), што има влијание врз климата особено во зимската половина од годината. Таа е поврзана со температурни промени во целата област на Северна Атлантик и се манифестира во многу важни атмосферски, океански и еколошки варијабли, на пример во температурата на морската површина, количината на врнежи и должината на вегетационите периоди. Метеоролозите го изразуваат со употреба на индекс кој е дефиниран со разликата во притисокот помеѓу исландскиот низок и високиот дел на Азорските Острови. Висок индекс на НАО одговара на голема разлика во притисокот. Како резултат на тоа, над Атлантикот дуваат посилни ветрови од долгорочниот просек и водат воздух загреан од океанот кон европскиот континент. Во такви години, зимите во централна и северна Европа се релативно благи. Доколку индексот НАО е низок, има мала разлика во воздушниот притисок помеѓу Исланд и Азорските Острови. Наместо топла западна струја од Атлантикот, студена струја од Русија до Централна Европа сè повеќе преовладува во зима и обезбедува ладни температури.
Последици од распределбата на воздушниот притисок над Северниот Атлантик
Северноатлантската осцилација покажа тенденција кон сè попозитивни фази во изминатите триесет години. Така придонесе и за наб theудуваното затоплување во Европа и за трендовите во другите климатски варијабли. Но, тоа не е сè: Како што можевме да покажеме, НАО влијае и на дебелината на озонската обвивка, која го штити животот на земјата од штетното УВ зрачење од сонцето. (Геофизички истражувачки писма, том 27, стр 1131).
Озонската дупка над Антарктикот генерираше нови извештаи за рекорди скоро секоја есен од средината на 80-тите години на минатиот век. И на нашите географски широчини, озонската обвивка стана потенка, иако помалку спектакуларно. Наб observedудуваниот пад на озонот од 1970-тите години во голема мера е во согласност со ефектите на супстанциите што го осиромашуваат озонот, како што се хлорофлуоројаглеродите (CFC), што може да се добие од хемиски модели.
Сепак, имаше и некои необјасниви отстапувања од изјавите на моделите. Во периодот од 1978 до 1991 година, на пример, во март во швајцарската мерна станица Ароса е откриено намалување на озонскиот слој од пет проценти во декадата. Над Исланд (мерна станица Рејкјавик), од друга страна, озонската обвивка воопшто не опадна во истиот период, па дури и се чинеше дека се зголемува. Ова е во очигледна спротивност со изјавите на хемиските модели, според кои намалувањето на озонот треба да биде поголемо во високите географски широчини отколку во алпскиот регион. Како може да се објасни овој контраст?
Како што откривме, тоа е поврзано со промените во динамиката на атмосферата што се споени со НАО и сè уште не се земени предвид. Локацијата на таканаречената тропопаза игра важна улога. Ова е слој на воздух на висина од околу осум до десет километри, што ја одделува тропосферата, сиромашна со озон, во која се одвива дневното време, од стратосферата богата со озон. Точната надморска височина на тропопаузата може да се префрли нагоре или надолу во зависност од времето. Ова движење одговара на промена на притисокот во тропопаузата, т.е. воздушната маса по површина над тропопаузата.
Во област со низок притисок, тропопаузата е подлабока од нормалната, така што има повеќе стратосферски и помалку тропосферски воздух во колона што се протега од земјата до врвот на атмосферата. Бидејќи стратосферскиот воздух содржи повеќе озон, вкупната концентрација на озон во област со низок притисок е поголема отколку во областа со висок притисок. Уште во 1929 година, Гордон М. Добсон и неговите колеги покажаа дека дневната варијација на вкупниот озон во средните географски широчини силно зависи од распределбата на високите и падните точки.
Ова резонирање може да се примени и на долгорочните климатски промени. Со одредување на распределбата на воздушниот притисок над регионот на Северен Атлантик во зима, НАО влијае и на средната позиција на тропопаузата над различните области на Европа. Ако ниското ниво на Исланд е особено изразено со години со позитивен НАО индекс, тропопаузата над Северниот Атлантик е пониска од просечната. Спротивно на тоа, ситуацијата е токму спротивна во Централна Европа. Воздушниот притисок тука е над просекот, така што тропопаузата е повисока од долгорочниот просек. Соодветно на тоа, со години со позитивен индекс НАО, концентрацијата на озон над Северниот Атлантик треба да биде особено висока, додека во Централна Европа треба да биде особено ниска.
За да го тестираме ова теоретско очекување, ја оценивме серијата за мерење на озонот Ароса. Таа е најдолга на светот. Бидејќи започнува во раните 1930-ти, тоа се враќа во времето кога немаше CFC-осиромашувачки озон. Покрај тоа, ги анализиравме мерењата на озонот на станицата во Рејкјавик.
Резултатот беше јасен: во години со позитивен НАО индекс, во Ароса беше регистриран помалку вкупен озон отколку во години со негативен НАО индекс; И обратно, станицата во Рејкјавик има повисоки вредности на озон во годините со позитивен НАО индекс и помали вредности на озон во негативниот НАО индекс.
Антропогено учество во осиромашувањето на озонот
Соодветно на тоа, вкупните нивоа на озон варираат во теоретски предвиден начин со НАО. Не сите долгорочни промени треба да бидат резултат на човечки влијанија. Се разбира, ова не значи дека не се случило антропогено осиромашување во средните ширини. Сепак, тоа не одговара директно на измереното намалување на озонот. За да може да се утврди, треба да се земат предвид природните флуктуации - особено фактот дека индексот НАО имаше претежно позитивни вредности во последните неколку децении.
Како што покажаа нашите детални анализи, околу една третина од флуктуациите на озонот од зима до зима може да се припишат на варијабилноста на НАО. Со цел да се утврди антропогениот удел во осиромашувањето на озонот, развивме статистички модел кој експлицитно го зема предвид индексот НАО (или притисокот на тропопаузата); Исто така, вклучува и други фактори за кои се знае дека влијаат на нивото на озон во атмосферата - како што се 11-годишниот циклус на сончеви дамки, квази-биеналената осцилација и вулканските ерупции со високи достигнувања.
За Ароса можевме повторно да го пресметаме вештачкиот тренд на озон. За зимите во изминатите триесет години тоа беше 2,4 проценти на декада. Поранешните анализи на трендовите го преценија антропогеното осиромашување во Централна Европа за околу една четвртина, бидејќи тие не ги земаа предвид долгорочните промени во структурата на атмосферата.
Пресметките на трендовите во областа на Северен Атлантик, каде претходните анализи не открија значителна загуба на озон, исто така треба да се ревидираат - иако во спротивна насока. Според нашиот модел, падот на озонот во Рејкјавик во зима, прилагоден на природните ефекти, сега е 3,8 проценти на декада. Во исто време, очигледната противречност на предвидувањата на хемиските модели исчезнува: Во согласност со нив, вредноста за Рејкјавик е поголема од онаа за Ароса.
Природните флуктуации во период од неколку години или децении можат да ги прикријат или дури и да ги интензивираат антропогените влијанија. Друго интересно прашање е на што се заснова долгорочното менување на НАО кон позитивни фази. На крајот на краиштата, тоа може да биде предизвикано и од човечка активност - на пример преку емисија на стакленички гасови како што се јаглерод диоксид или преку самото осиромашување на озонот. Сепак, сè уште не е решено дали е тоа така.