Представьте себе 2065 год. Ультрафиолетовое излучение, вызывающее мутации ДНК, возросло на 650 процентов, что может оказать вредное влияние на уровень заболеваемости раком у растений, животных и человека.
Таков мир, который мы бы унаследовали, если бы 193 страны не согласились запретить озоноразрушающие вещества, считают химики-атмосферщики из НАСА, Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и Нидерландского агентства по оценке окружающей среды в Билтховене. На этой неделе исследователи представили новые компьютерные симуляции всемирного бедствия, которого людям удалось избежать.
Исследователи говорят, что в ретроспективе Монреальский протокол был «замечательным международным соглашением, которое должны изучить те, кто связан с глобальным потеплением и попытками достичь международного соглашения по этой теме».
Озон является естественным солнцезащитным кремом Земли, поглощающим и блокирующим большую часть поступающего ультрафиолетового излучения от солнца и защищающим жизнь от вредного для ДНК излучения. Газ естественным образом создается и пополняется с помощью фотохимической реакции в верхних слоях атмосферы, где ультрафиолетовые лучи разбивают молекулы кислорода на отдельные атомы, которые затем рекомбинируют в молекулы из трех частей (O3). Поскольку он перемещается по всему земному шару ветрами верхнего уровня, озон медленно истощается естественными атмосферными газами. Это система в естественном равновесии.
Но хлорфторуглероды, изобретенные в 1928 году в качестве хладагентов и инертных носителей для химических спреев, нарушают этот баланс. В 1970-х и 1980-х годах исследователи обнаружили, что, хотя ХФУ инертны на поверхности Земли, они достаточно реактивны в стратосфере (высота от 10 до 50 километров или от 6 до 31 мили), где накапливается примерно 90 процентов озона планеты. УФ-излучение приводит к тому, что ХФУ и подобные соединения брома в стратосфере распадаются на элементарный хлор и бром, которые легко разрушают молекулы озона.
В 1980-х годах озоноразрушающие вещества открыли зимнюю «дыру» над Антарктидой и открыли глаза миру на воздействие человеческой деятельности на атмосферу. В январе 1989 года вступил в силу Монреальский протокол, первое в мире международное соглашение о регулировании химических загрязнителей.
В новом исследовании, опубликованном онлайн в журнале «Атмосферная химия и физика», ученый Годдарда Пол Ньюман и его команда смоделировали «что могло бы быть», если бы хлорфторуглероды (ХФУ) и подобные химические вещества не были запрещены. Моделирование использовало комплексную модель, которая включала атмосферные химические эффекты, изменения ветра и изменения радиации. Видео «Избегать мира» можно посмотреть здесь, в Quicktime (больше форматов - здесь).
К смоделированному 2020 году 17 процентов всего озона истощается во всем мире. Озоновая дыра начинает формироваться каждый год над Арктикой, которая когда-то была местом потрясающих уровней озона.
К 2040 году глобальные концентрации озона упадут ниже тех же уровней, которые в настоящее время составляют «дыру» над Антарктидой. Ультрафиолетовый индекс в городах средней широты достигает 15 часов около полудня в ясный летний день, давая ощутимый солнечный ожог примерно через 10 минут. Над Антарктидой озоновая дыра становится круглогодичным приспособлением.
К концу модели, запущенной в 2065 году, глобальный озон падает на 67 процентов по сравнению с уровнями 1970-х годов. Интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли удваивается; на определенных коротких длинах волн интенсивность возрастает в 10000 раз. Рак, вызывающий рак кожи.
«Наш мир, в котором избегают вычислений, выходит за рамки того, что, как я думал, произойдет», - сказал ученый и соавтор Годдард Ричард Столарски, который был одним из пионеров химии атмосферного озона в 1970-х годах. «Количества могут быть не совсем правильными, но основные результаты ясно показывают, что могло случиться с атмосферой».
«Мы симулировали мир, которого избегали, - добавил Ньюман, - и это мир, который мы должны радоваться, что избежали».
Как таковое, производство озоноразрушающих веществ в основном было остановлено около 15 лет назад, хотя их количество только начинает снижаться, поскольку химические вещества могут находиться в атмосфере в течение 50-100 лет. Пиковое содержание ХФУ в атмосфере произошло около 2000 года и на сегодняшний день уменьшилось примерно на 4 процента. Стратосферный озон был истощен на 5–6 процентов в средних широтах, но в последние годы несколько восстановился.
