Lo strato di ozono in Antartide

Una molecola di ozono è costituita da tre atomi di ossigeno invece dei soliti due. Esiste solo nell'atmosfera in quantità di traccia. Le molecole di ozono sono formate dall'interazione della radiazione ultravioletta (UV) dal sole con molecole di ossigeno: Quando una molecola di O2 è divisa i due atomi di ossigeno liberi si legano con altre molecole di O2 per formare molecole di O3.

Poiché la radiazione UV è intensa a quote più elevate dove l'aria è più sottile è nella stratosfera dove si produce la maggior parte dell'ozono: gli scienziati hanno calcolato che se lo strato di ozono fosse portato al livello del mare sarebbe di 3 mm di spessore, mentre in Antartide l'ozono può essere basso come 1 mm di spessore. L'ozono nella stratosfera viene impoverito da una varietà di gas di origine umana con un buco che forma sopra l'Antartide.

Il buco dell'ozono sull'Antartide

Dal Goddard Space Flight Center della NASA, tramite Wikimedia Commons

Il buco dell'ozono è uno dei maggiori impatti che l'uomo ha avuto sull'Antartide. Dall'industrializzazione rapida degli anni '40 agli anni '90 e livelli di vita più elevati hanno portato a clorofluorocarburi, idroclorofluorocarburi, halon e bromuro di metile a creare un buco nell'ozono nel continente antartico.

Il buco dell'ozono è stato rilevato dagli scienziati quando hanno confrontato la quantità di ozono trovata nei primi anni '80 con misure risalenti al 1956. Il buco è stato trovato per variare in dimensioni con il foro che si forma nei due mesi di settembre e ottobre. Ogni inverno un vortice polare forme nella stratosfera su Antartide con temperature che precipitano fino a 85 ° Celsius in atmosfera inferiore. A queste nubi di ghiaccio a basse temperature formano e agiscono come siti in cui cloro e sostanze chimiche contenenti bromo sono convertiti in composti che distruggono l'ozono.

Studio delle nuvole chiave per comprendere il buco dell'ozono

Nello specifico, le nubi stratosferici polari (PSC) forniscono superfici per reazioni chimiche che coinvolgono cloro che distrugge le molecole di ozono. I PSC si formano a circa 60°S di latitudine nell'intervallo di altitudine di 10-25 chilometri durante l'inverno e l'inizio della primavera. Le nuvole sono classificate in Tipo I e Tipo II a seconda delle loro dimensioni delle particelle e della temperatura di formazione.

I PSC di tipo I sono molto più sottili delle nubi di tipo II e hanno una temperatura di soglia di formazione compresa tra 5 e 8° Celsius al di sopra del congelamento. Queste nubi sono costituite principalmente da goccioline di acido nitrico e acido solforico mentre le nubi di tipo II, conosciute anche come nuvole nacree o madreperle, sono composte da cristalli di ghiaccio e si formano quando le temperature sono al di sotto del punto di ghiaccio (di solito al di sotto di 83°C).

Nonostante decenni di ricerche, le conoscenze sui PSC sono ancora insufficienti, ad esempio, per quanto riguarda i tempi e la durata degli eventi PSC, la loro estensione geografica e le distribuzioni verticali, che incidono sull'accuratezza dei modelli di riduzione dell'ozono. In primavera, quando la luce solare ritorna in Antartide, inizia la distruzione dell'ozono all'interno del vortice polare, raggiungendo un massimo all'inizio di ottobre, poi diminuisce nel periodo fino a fine dicembre.

Lo strato di ozono che ci protegge dalle radiazioni nocive

La maggior parte dell'ozono nell'atmosfera terrestre è compresa tra 15 e 30 km di altitudine: nella stratosfera dove assorbe radiazioni nocive dal sole:

Circa il 2 per cento della luce che il sole emette è sotto forma di radiazione ultravioletta ad alta energia (UV) con alcune di queste radiazioni UV (UV-B) che causano danni agli esseri viventi tra cui scottature solari, cancro della pelle e danni agli occhi. La quantità di radiazione UV Sola che raggiunge la Terra in qualsiasi posizione è dipendente dalla posizione del sole sopra l'orizzonte, la quantità di ozono nell'atmosfera e livelli locali di nuvolosità e inquinamento. Con un buco di ozono che forma sopra gli scienziati Antartide grandi aumenti di UV-B durante la primavera Antartide.

Accordo globale per arrestare la distruzione dell'ozono

Dopo la firma del protocollo di Montreal nel 1989, in cui i termini per la riduzione e l'eliminazione della produzione e dell'uso di sostanze che riducono lo strato di ozono sono stati ridotti in modo significativo, con lo strato di ozono sull'Antartide che dovrebbe tornare ai livelli del 1980 nell'ultima metà dei 21 anni.^stsecolo. Tuttavia, i tempi della ripresa sono incerti a causa dell'incertezza nei modelli utilizzati per proiettare cambiamenti futuri.

Il buco dell'ozono diventa sempre più piccolo in dimensioni

In uno studio recente, il buco nell'ozono trovato sulla testa durante uno studio ha dimostrato una diminuzione delle dimensioni basata su 15 anni di osservazioni terrestri e satellitari con le dimensioni del buco nell'ozono nel 2014 meno grave rispetto alla media 1995-2005. Lo studio ha rilevato che il buco nell'ozono è di 20,9 chilometri quadrati, il sesto più piccolo nel periodo 1991-2004, con i dati che indicano che dal 1998 il buco nell'ozono si sta riducendo ad un tasso di 0,17 chilometri quadrati all'anno.

Tuttavia, ciò che sta causando la contrazione del buco dell'ozono non è chiaro: le sostanze che riducono l'ozono stratosferico sono stimate utilizzando un equivalente cloro stratosferico efficace (CESE), che è una combinazione di cloro e bromo. Una media media di 5,2 anni è utilizzata per calcolare il CESE e dal picco 2000-2002 di 3,70 parti per miliardo (ppb) il CESE è sceso a 3,49 ppb: una diminuzione di 0,34 ppb o 9%. Ciò significa che i livelli del CESE sono diminuiti del 20% verso il livello del 1980 di 2,05 ppb, dove il 1980 è considerato dai ricercatori come il periodo del buco pre-ozono [49].

Il legame tra lo strato di ozono e il clima

La Divisione Antartide Australiana sta conducendo ricerche su come il recupero dello strato di ozono produrrà feedback significativi sul clima superficiale dell'Antartide e dell'emisfero meridionale durante il resto del 21^stsec., in termini di variazioni dei cicli stagionali e dell'andamento a lungo termine della temperatura e dell'eolico.

Per acquisire una maggiore comprensione, la Divisione Antartide Australiana sta sviluppando un modello di clima chimico attraverso l'Australian Community Climate Earth System Simulator (ACCESS). ACCESS incorpora il modello Regno Unito Chemistry and Aerosols (UKCA). L'obiettivo principale del progetto Australian Climates ACCESS è quello di fornire analisi e consigli sugli effetti dei feedback del recupero dell'ozono sul clima dell'emisfero meridionale. In particolare, il progetto cerca di incorporare pienamente il modello chimico UKCA nel modello ACCESSO e confrontare le uscite a scenari standard con osservazioni storiche su scala regionale.

Ricerca australiana sullo strato di ozono

I risultati attesi del programma ACCESS sono l'attuazione di una nuova capacità di modellazione del sistema terrestre per l'Australia e l'analisi inter pares sui cambiamenti nei processi climatici dell'Antartico e dell'emisfero meridionale per riviste scientifiche e consigli alle agenzie governative.

Inoltre, il progetto dovrebbe promuovere una maggiore cooperazione transtasman tra l'Australia e la Nuova Zelanda: la Nuova Zelanda ha condotto ricerche sul buco dell'ozono dell'Antartide in quanto ha un effetto importante sul clima locale, che a sua volta influenza il clima globale e i cambiamenti del livello del mare.

In particolare, la modellazione della chimica atmosferica dei processi di feedback tra ozono stratosferico e il clima antartico aumenterà l'accuratezza dei modelli globali di cambiamento climatico. Fino ad allora il modello australiano si è focalizzato sulle previsioni meteorologiche e sui progetti climatici e non ha incorporato la chimica stratosferica interattiva.

Inoltre, ACCESS mira ad aumentare la cooperazione tra scienziati australiani e internazionali sulla modellazione chimica-climatica e gli effetti regionali del recupero dell'ozono sull'emisfero meridionale. Inoltre, la Divisione Antartide australiana sta conducendo ricerche sui PSC con la stazione Davis LIDAR utilizzata dal 2001 per studiare le nuvole stratosferici. Le misurazioni vengono utilizzate per indagare la climatologia delle nuvole e la loro relazione con la struttura termica della stratosfera.