Dvadeset pitanja i odgovora u vezi ozonskog omotača (ažurirano 2006.)

Transcription

1 Dvadeset pitanja i odgovora u vezi ozonskog omotača (ažurirano 2006.)

2 Originalni naslov brošure / Original title of the brochure: TWENTY QUESTIONS AND ANSWERS ABOUT THE OZONE LAYER: 2006 UPDATE Izdavač / Publisher: Joint Global Ozone Research and Monitoring Project realiziran u kooperaciji : USA - National Oceanic and Atmospheric Administration USA-National Aeronautics and Space Administration United Nations Environment Programme-UNEP World Meterological Organization - WMO European Commission EC EU Prijevod sa Engleskog i obrada brošure / Translation from English language and technical adaptation of the brochure: Ibro Čengić, Bosna i Hercegovina Vrerner Huseljić, Bosna i Hercegovina Izdavač / Editor: Ozonska jedinica Bosne i Hercegovine National Ozone Unit of Bosnia and Herzegovina u suradnji sa / in cooperation with UNEP - Regionalna ozonska mreža za Evropu i Centralnu Aziju UNEP - Regional Ozone Network for Europe and Central Asia Za izdavača / For Editor: Azra Rogović-Grubić, Menadžer Ozonske jedinice BiH / NOU Manager Štampa / Publisher: UrbanGRAF Terezije bb - Sarajevo Izdanje / Published: juli / srpanj / July 2008

3 DVADESET PITANJA I ODGOVORA U VEZI OZONSKOG OMOTAČA - AŽURIRANO Sadržaj strana UVOD... 2 I. OZON U NAŠOJ ATMOSFERI P1 (PITANJE 1).Šta je to ozon i gdje se on nalazi u atmosferi?... 3 P2. Kako nastaje ozon u atmosferi?... 4 P3. Zašto brinemo o atmosferskom ozonu?... 5 P4. Jeli sav ozon jednakomjerno raspoređen oko cijele zemljine kugle?... 6 P5. Kako se ozon mjeri u atmosferi?... 7 II. PROCES RAZGRAĐIVANJA OZONA P6. Koje su glavne faze razgrađivanja stratosferskog ozona?... 9 P7. Koje emisije, iz ljudske djelatnosti, dovode do razgrađivanja ozona? P8. Koji su to reaktivni halogeni gasovi, koji uništavaju stratosferski ozon? P9. Koje su to reakcije hlora i broma, koje uništavaju stratosferski ozon? P10. Zašto se ozonska rupa pojavila iznad Antarktika, kada su gasovi koji razgrađuju ozon, prisutni diljem cijele stratosfere? III. RAZGRADNJA STARTOSFERSKOG OZONA P11. Koliko je ozbiljno oštećenje ozonskog omotača iznad Antarktika? P12. Da li je oštećen ozonski omotač iznad Arktika? P13. Kako veliko je oštećenje ozonskog omotača zemaljske kugle? P14. Da li promjene na suncu i erupcije vulkana imalu učinak na ozonski omotač? IV. KONTROLA GASOVA KOJI RAZGRAĐUJU OZON P15. Postoje li propisi o proizvodnji gasova, koji razgrađuju ozon? P16. Da li je Montrealski protokol uspješan u procesu smanjena gasova, koji razgrađuju ozon u stratosferi? V. POSLJEDICE RAZGRAĐIVANJA OZONA P17. Dali se, zbog oštećenja ozonskog omotača povećava radijacija sunčevih ultraljubičastih zraka na zemlji? P18. Da li je oštećenje ozonskog omotača glavni uzročnik klimatskih promjena? VI. STARTOSFERSKI OZON U BUDUĆNOSTI P19. Kako će se ustanoviti obnavljanje /oporavak ozonskog omotača? P20. Kada se očekuje obnavljanje ozonskog omotača? DODATNE TEME Globalna ozonska Dobsonova mreža... 8 Shvatanje razgradnje stratosferskog ozona Teži od zraka-cfc spojevi Nadomještanje izgubljenog ozona u stratosferi Otkriće ozonske rupe iznad Antaktika Fenomen 2002-ozonska rupa iznad Antarktika Na ažuriranju ove komponente Procjene je radilo 77 naučnika, koji su učestvovali na sastanku Istraživačkog Panela (Panel Review) Ozonske procjene /Ozone Assessment za godinu (Les Diableres, Švicarska, juna / lipnja 2006.). Značajan doprinos, recenzije ili komentare dali su slijedeći pojedinci: S.A. Montzka (specijalno priznanje), R.J. Salawitch (specijalno priznanje), D.L. Albritton, S.O. Andersen, P.J. Aucamp, M.P. Baldwin, A.F. Bias, G. Bodeker, J.F. Bornman, G.O. Braathen, J.P. Burrows, M.-L. Chanin, C. Clerbaux, M. Dameris, J.S. Daniel, S.B. Diaz, E.G. Dutton, C.A. Ennis, V. Eyring, V.E. Fioletov, N.P. Gillet, N.R.P. Harris, M.K.W. Ko, L. Kuijpers, G.L. Manney, R.L. McKenzie, R. Müller, E.R. Nash, P.A. Newman, T. Peter, A.R. Ravishankara, A. Robock, M.L. Santee, U. Schmidt, G. Seckmeyer, T.G. Shepherd, R.S. Stolarski, W.T. Sturges, J.C. van der Leun, G.J.M. Velders, D.W. Waugh, C.S. Zerefos. Naslov originala: TWENTY QUESTIONS AND ANSWERS ABOUT THE OZONE LAYER: 2006 UPDATE, Lead Author: D.W.Fahey. Obrada i prevod s Engleskog: I. Čengić, V. Huseljić, 2008.

4

5 UVOD Udio ozona ima u našoj atmosferi je vrlo mali, ali je uvijek bio, pa i sada je od vitalnog značaja za život ljudskih bića na Zemlji. Najviše ozona sadrži gornji sloj atmosfere. Ovo područje, nazvano stratosfera, je na udaljenosti višoj od 10 km iznad površine zemlje. Oko 90% atmosferskog ozona se nalazi u ozonskom omotaču / ozonskom sloju, koji nas štiti od radijacije štetnih sunčevih ultraljubičastih zraka. Međutim, sredinom tih godina, otkriveno je, da neki hemijski proizvodi, koje je stvorio čovjek, mogu razgraditi ozon i oštetiti / prorijediti ozonski omotač planete Zemlje. To rezultira povećanjem prodora ultraljubičastih zraka na površinu Zemlje, što može dovesti do povećanja oboljenja raka kože i katarakte/ trahoma očiju. Nakon otkrića ovog okolinskog problema, naučnioci-istraživači su se fokusirali na bolje razumijevanje zakonitosti ozonskog omotača. Monitorske / osmatračke stanice pokazuju, da se sadržaj mnoštva hemikalija koje razgrađuju ozon u atmosferi nezaustavljivo povećavaja. Ovi trendovi su povezani sa rastućom proizvodnjom i upotrebom određenih hemikalija, kao što su hlorofluorougljici (CFC-), koji se koriste kao rashladno sredstvo, u proizvodnji rashladnih i klima uređaja, u proizvodnji pjena (spužvi), kao upjenjivači-expanderi i kao čistila u industriji. Mjerenja u laboratorijama i atmosferi pokazuju da hemijske reakcije utječu na razgrađivanje ozona i oštećenje ozonskog omotača. Kompjuterski modeli, uz upotrebu ovih informacija, mogli su utvrditi obim razgradnje ozona, te predvidjeti obim dalje razgradnje u budućnosti. Posmatranja ozonskog omotača sa posebnih posmatračkih-monitorskih stanica (instaliranih u više zemalja svijeta-nap. prev.) su pokazala da je stvarno nastalo njegovo oštećenje. Najozbiljniji i iznenađujući gubitak / razrjeđenje ozonskog omotača, koji se ponavlja u proljeće svake godine, je otkriven iznad Antarktika. Ova prorjeđenja/oštećenja ozonskog omotača su nazvana ozonske rupe, zato što je nastalo oštećenje ozonskog omotača suviše veliko i lokalizirano (ograničeno na jednom geografskom području planete Zemlje-primj. prev.). Stanjivanje ozonskog omotača se posmatra i na drugim područjima zemaljske kugle, kao što su Arktik i srednje sjeverne geografske širine. Istraživački rad mnogih naučnika, širom svijeta, je omogućio stvaranje osnove za širi i čvršći naučni pristup procesu razgrađivanja/oštećenja ozona. Zahvaljujući ovom shvatanju, mi znamo kako i zašto nastaje ovo oštećenje. A najznačajnije je to, da znamo činjenicu, da ako se gasovi, koji razgrađuju ozon (u stratosferi-nap. prev.), nastave akumulirati u atmosferi, rezultat će biti još veće oštećenje ozonskog omotača. Kao odgovor na izgledne prijetnje o povećanju oštećenja ozonskog omotača, vlade više zemalja svijeta su, godine, kreirale Montrealski protokol, kao globalno sredstvo za isticanje ovog globalnog problema. Kao rezultat širokog prihvatanja Montrealskog protokola i njegovih amandmana (izmjena i dopuna- nap. prev.), i usklađivanja, te pokazanog velikog značaja industrijskom razvoju tzv. po ozon prijateljskih supstanci / materija, zamjena za doskoro korištene i (prema Montrealskom protokolu) kontrolirane hemikalije, ukupna akumulacija gasova, koji razgrađuju ozon, se zaustavila i polako počela smanjivati. Ovo je smanjilo rizike daljeg oštećenja ozonskog omotača. Sada, sa kontinuiranom međunarodnom suradnjom, očekuje se oporavak/ obnavljanje ozonskog omotača do kraja 21. stoljeća. Međunarodni dan za zaštitu ozonskog omotača, 16. septembar/rujan, se sada u svijetu obilježava, na dan kada je (1987. godine) dogovoren i usvojen Montrealski protokol. Ovo je priča o značajnim dostignućima: otkriću, razumijevanju, odlukama, akcijama i potvrđivanjima. Ovo je priča, koju su napisali mnogi: naučnici, tehnolozi, ekonomisti, pravni eksperti i kreatori politika. Ali, dijalog je bio ključni faktor. Da bi se podstakla neprekidna interakcija, ovaj dio Naučne procjene oštećenja ozona: 2006, predstavlja 20 pitanja i odgovora na ova pitanja u vezi, često složene nauke, o oštećenju ozona. Odgovori su ažurirani u odnosu na prvo predstavljeno izdanje iz 2003 godine: Naučne ocjene oštećenja ozona: Pitanja upućuju na: problematiku prirodnog atmosferskog ozona, hemikalije koje prouzrokuju razgrađivanje ozona, kako nastaje globalno i polarno oštećenje ozonskog omotača i šta stoji u daljoj budućnosti ozonskog omotača. Kratki odgovori na svako pitanje su prikazani u kurzivu. Zatim su, u nastavku, dati prošireni odgovori. Odgovori na pitanja su dati na osnovu informacija prikazanih u izvještajima Ocjena oštećenja ozona, za i ranijim izvještajima. Ovi izvještaji i pitanja, koja su prikazana u ovom materijalu, su pripremljena i pregledana od velikog broja međunarodnih naučnih grupa. 2

6

7 I. OZON U NAŠOJ ATMOSFERI PITANJE 1 Šta je ozon i gdje se on u atmosferi nalazi? Ozon je gas koji se prirodno nalazi u našoj atmosferi. Svaka molekula ozona sadrži tri atoma kisika i ima hemijsku formulu O 3.. Ozon se prvenstveno nalazi u dva područja atmosfere: Oko 10% atmosferskog ozona je u troposferi, odnosno u sloju, udaljenom od površina Zemlje oko kilometara (km). Ostatak ozona (oko 90%) se nalazi u stratosferi, prije svega između gornjeg sloja troposfere i oko 50 km nadmorske visine iznad Zemlje. Veliki dio ozona, rasprostranjenog u stratosferi se često naziva ozonski omotač / ozonski sloj Ozon je gas koji se u prirodi nalazi u našoj atmosferi. Ozon je predstavljen hemijskom formulom O 3, zato što jedna molekula ozona sadrži tri atoma kisika (vidi donju Sliku P1-1). Ozon je otkriven laboratorijskim ekperimentima sredinom 19. stoljeća. Prisutnost ozona u atmosferi je otkrivena kasnije, uz pomoć hemijskih i optičkih metoda. Ime ozon potiče od grčke riječi ozeiv (latinski: ozein ), što u prijevodu znači smrdi Ozon ima oštar miris, koji omogućava da se može ustanoviti i kod jako male koncentracije. Ozon će brzo reagirati sa mnogim hemijskim jedinjenjima i eksplozivan je, ako se nalazi u većoj koncentraciji. Za proizvodnju ozona za industrijske procese kao što je prečišćavanje voda i zraka, izbjeljivanje tekstila ili za procesuiranje prehranbenih proizvoda, općenito se koristi električno pražnjenje. Lociranje ozona: Većina ozona (oko 90%) u prirodi nalazi se u stratosferi, području čiji je početak km iznad površine Zemlje, a prostire se do oko 50 km nadmorske visine (vidi sliku P1-2). Većina ozona se nalazi u nižem sloju stratosfere, a taj sloj je poznat pod nazivom ozonski omotač. Preostali ozon, oko 10%, se nalazi u troposferi (nižem sloju atmosfere, između povržine Zemlje i stratosfere). U troposferi, u blizini površine Zemlje, ozon ima još manju koncentraciju, sa prosječnim odnosom 20 do 100 ozonskih molekula na svakih milijardu molekula zraka. Lokalna pojava većih vrijednosti koncentracije ozona iznad površine Zemlje rezultat je nastanka ozona uslijed ljudskih djelatnosti. Kao ilustraciju relativno malog sadržaja ozona u našoj atmosferi, možemo zamisliti da se sve molekule ozona iz troposfere i stratosfere ravnomjerno rasporede na površini Zemlje. Rezultirajući omotač (sloj) ovako formiran od čistog ozona bi imao debljinu manju od pola centimetra. Slika P1-1 Jedna molekula ozona(o 3) sadrži tri atoma kisika(o). Molekula kisika(o 2), koja čini 21%vol. zemljine atmosfere, izgrađena je od dva atoma kisika. Koncentracija ozona: U atmosferi je koncentracija molekula ozona relativno mala, dok je u stratosferi, u gornjem dijelu (vrhu) ozonskog omotača, ona izrazita i dostiže i do molekula ozona na svakih milijardu molekula zraka. Većina molekula zraka su ili molekule kisika (O 2 ) ili dušika-azota (N 2 ). Slika P1-2. Atmosferski ozon (raspodjela koncentracije sa nadm. visinom) Ozon sa nalazi širom donjeg dijela atmosfere (troposfere i stratosfere).najveće količine ozona se nalaze u stratosferskom "ozonskom omotaču" iznad,odnosno oko Zemlje.U donjem lijevom uglu je naznačen lokalni porast koncentracije pri povr-šini Zemlje, što je rezultat antropogenih aktivnosti. 3

8 PITANJE 2: Kako nastaje ozon u atmosferi? Širom atmosfere, ozon nastaje u višestepenim hemijskim procesima pod utjecajem sunčevih zraka. U stratosferi, ovaj proces počinje sa molekulom kisika (O 2 ) koju razbijauj sunčeve ultravioletne zrake. U donjem sloju atmosfere (troposfera), ozon nastaje u lančanoj hemijskoj reakciji u koju su uključeni gasovi koji sadrže ugljikovodike i dušik-azot. Stratosferski ozon: Stratosferski ozon u prirodi nastaje tokom hemijske reakcije-procesa u koji su uključeni sunčeve ultraljubičaste zrake i molekule kisika, koje čine 21% sastava atmosfere. U prvom koraku, sunčeve zrake razbijaju molekulu kisika (O 2 ), da bi proizvele dva atoma kisika (2O) (vidi sl. P2-1). U drugom koraku ovog procesa, svaki atom kisika se spaja sa jednom molekulom kisika, te formiraju molekulu ozona (O 3 ). Ovaj hemijski proces se nastavlja neprekidno, gdje god ima sunčevih zraka u stratosferi. Kao rezultat ovoga procesa, najviše ozona nastaje u stratosferi tropskog dijela Zemljine kugle. Stvaranje/proizvodnja ozona je uravnoteženo sa njegovim uništavanjem u hemijskim reakcijama. Na ozon, u stratosferi, neprekidno djeluje široki spektar prirodnih hemikalija i onih proizvedenih od čovjeka. 1 2 Nastajanje / proizvodnja stratosferskog ozona Ukupna reakcija: 3O 2 + sunčeva svjetlost 2O 3 Slika P2-1. Nastajanje stratosferskog ozona. Ozon u prirodi nastaje u stratosferi, u toku jednog dvofaznog procesa. U prvoj fazi, sunčeve ultraljubičaste zrake razbijaju molekulu kisika, te nastaju dva odvojena atoma kisika. U drugoj nfazi, svaki atom kisika spaja se sa drugom molekulom kisika, te tvore molekulu ozona. U toku ovog cjelovitog procesa, nastaje hemijska reakcija: tri molekule kisika plus sunčeva svjetlost tvore reakciju za nastajanje molekula ozona. U svakoj od ovih reakcija, izgubi se jedna molekula ozona, a nastane molekula drugog hemijskog jedinjenja / supstance. Najznačajniji gasovi koji uništavaju ozon su oni koji sadrže hlor i brom (vidi P8). Nešto stratosferskog ozona dospije nazad u troposferu, te može utjecati na povećanje koncentracije ozona na površini Zemlje, posebno u zabačenim i nezagađenim područjima zemljine kugle. Troposferski ozon. U blizini površine Zemlje, ozon nastaje tokom hemijskog procesa u koji su uključeni prirodni gasovi i gasovi nastali iz izvora zagađenja. U proces nastajanja ozona su, prije svega, uključeni ugljikovodici i dušikov-azotni oksid, kao i sunčeve zrake. Sagorijevanje fosilnih goriva je primarni izvor zagađenja i nastajanja troposferskog ozona. Stvaranje ozona na površini Zemlje (tzv. prizemni ozon ) nema znatnog doprinosa u stvaranju obilnije količine stratosferskog ozona. Količina prizemnog ozona je suviše mala za poređenje, dok dolazak prizemnog zraka u stratosferu, nije dovoljno efikasan. Kao i u stratosferi, troposferski ozon biva uništen u prirodnim hemijskim reakcijama, kao i u reakcijama u kojeima učestvuju hemikalije koje je proizveo čovjek. Troposferski ozon, također, može biti uništen, kada stupi u reakciju sa raznim površinskim sredstvima, kao što su zemljište i biljke. Ravnoteža hemijskih procesa. Koncentracija ozona u stratosferi i troposferi je ograničena sa ravnotežom između hemijskih procesa, koji proizvode ozon i procesa koji ga uništavaju. Ova ravnoteža procesa je određena / ovisna o količini gasova koji učestvuju u reakciji i brzine ili efikasnosti pojedinih reakcija u zavisnosti od intenziteta sunčeve svjetlosti, lokacije u atmosferi, temperature i drugih faktora. Kao rezultat promjene atmosferskih prilika, koje povoljno utiču na hemijske reakcije koje dovode do nastajanja ozona, na pojedinim lokacijama (područjima) dolazi do povećanja koncentracije ozona u atmosferi. Slično, ako se uvjeti promijene i potaknu hemijske reakcije koje uništavaju ozon, njegovo prisustvo u atmosferi (koncentracija ozona) će se smanjiti. Ravnoteža između reakcija proizvodnje i nestajanja / gubitka ozona, u kombinaciji sa kretanjem atmosferskog zraka, određuje globalnu distribuciju ozona u vremenskom okviru od nekoliko dana do više mjeseci. Globalni ozon se, u nekoliko posljednjih decenija smanjio, zato što se povećao, u stratosferu, dotok reaktivnih gasova, koji sadrže hlor i brom (vidi P13) 4

9 PITANJE 3: Zašto brinemo o atmosferskom ozonu? Ozon, u stratosferi absorbira nešto, biološki štetnih, sunčevih štetnih ultarljubičastih zraka. Zbog svoje korisne uloge, stratosferski ozon se smatra kao dobri ozon. Suprotno, ozon, koji se nalazi na površini Zemlje, a koji je nastao iz zagađujućih gasova, smatra se lošim ozonom, zato što može biti štetan za za ljude, životinje i biljke. Ozon, koji nastaje u prirodi, u blizini površine Zemlje i u donjim slojevima atmosfere, također, je korisan, zato što pomaže odstranjivanju zagađujućih materija iz atmosfere. Prirodni ozon I da nema ljudskih aktivnosti, ozona bi još uvijek bilo u blizini površine Zemlje, kao i u troposferi i stratosferi, zato što je ozon prirodna komponenta čiste atmosfere. Sve molekule ozona su hemijski iste, a svaka se sastoji iz tri atoma kisika. Ozon u stratosferi ( dobri ozon) pozitivno utječe na okolinu, odnosno na život na Zemlji, za razliku od prizemnog ozona, u troposferi, u blizini površine Zemlje ( loši ozon). Prirodni ozon u troposferi se također smatra dobrim ozonom, zato što pokreće hemijske procese i eliminaciju mnogih zagađujučih materija, kao što su ugljikmonoksid i oksidi dušikaazota, a isto tako i tzv. stakleničkih gasova, kao što je metan. Dobri ozon Stratosferski ozon se smatra korisnim ( dobrim ozon) za život ljudi i ostale forme života na Zemlji, zato što upija ultra-ljubičaste (UV) B sunčeve zrake. Kad ne bi bile upijene, UV-B zrake bi stigle na površinu Zemlje u količinama, koje bi bile štetne za sve forme života na našoj planeti. Povećano djelovanje UV-B zraka povećava rizike za oboljenje od raka kože (vidi P17), kataraktu očiju i slabljenje imunog sistema ljudskog organizma. Djelovanje UV-B zraka na organizam mlađih osoba, koje se s vremenom akumulira u ljudskom tijelu, je značajan faktor ovih rizika. Djelovanje UV-B zraka, također, može oštetiti biljni život na kopnu Zemlje, jednoćelijske organizme, kao i podvodne ekosisteme. Ostale UV zrake, kao što je UV-A, koje ne upija ozonski omotač, uzrokuju prijevremeno rađanje djece. Apsorpcija UV-B zraka od strane ozona je izvor zagrijavanja stratosfere. Ovo pomaže, da se stratosfera održava kao stabilan region atmosfere, sa temperaturama koje se povećavaju sa nadmorskom visinom. Rezultat ovoga je da ozon igra ključnu ulogu u kontroliranju temperature u zemljinoj atmosferi. Zaštita dobrog ozona Sredinom 70-tih godina prošlog stoljeća, otkriveno je, da halogeni gasovi, koji se emitiraju iz ljudskih djelatnosti na Zemlji, mogu uzrokovati oštećenje stratosferskog ozona (vidi P6). Ovo oštećenje ozona povećava količinu štetnih UV-B zraka na površini Zemlje. Poduzeti su globalni napori da se zaštiti ozonski omotač, kroz reguliranje emisije gasova koji oštećuju ozon (vidi P15 i P16). Loši ozon Ozon, koji nastaje u blizini površine Zemlje, iz hemijskih procesa, uz učešće zagađujućih gasova koje proizvodi čovjek, smatra se kao loš ozon. 5 Povećanje koncentracije ovog ozona je štetno za život ljudi, biljaka i ostalih živih sistema, zato što ozon reagira žestoko i uništava ili mijenja mnoge druge molekule. Povećanje emisije ovog ozona utječe na smanjenje prinosa usjeva i na rast šuma. Povećana emisija ozona djeluje jako negativno i na ljudsko zdravlje: može smanjiti kapacitet pluća, izazvati bolove u grudima, nadražavanje u grlu i kašalj, kao i slabljenje zdravstvenog stanja organizma-srca i pluća. Povećanje troposferskog ozona dovodi do zagrijavanja površine Zemlje (vidi P18). Negativni efekti ovog povećanja se suprostavljaju onim pozitivnim efektima, kao što je upijanje štetnih UV-B sunčevih zraka. Smanjenje lošeg ozona Smanjenje emisije zagađujućih materija može smanjiti i koncentraciju lošeg ozona u zraku, u prostoru u kome žive ljudi, životinje i biljke. Većina izvora zagađujućih gasova su veliki gradovi, sa potrošnjom fosilnih goriva, i industrija. Poduzeti su mnogi programi na planeti, koji su već postigli dobre rezultate u smanjenju emisije zagađujućih materija, koje uzrukuju povećanje proizvodnje ozona na zemljinoj površini. Ozonski omotač-zaštita od UV zraka Slika P3-1. Zaštita ozonskog omotača od UV-B Ozonski omotač obavija planetu Zemlju u stratosferi. UV-B zrake (talasne dužine nanometara-nm) se djelomično apsorbiraju od strane ozonskog omotača i time se značaj-no smanjuje njihov dotok na površinu Zemlje. UV-A zrake (talasne duž nm) i ostale sunčeve zrake, ozonski omotač ne apsorbira dovoljno efikasno.

10 PITANJE 4: Da li je ukupni ozon isti oko cijele zemaljske kugle? Ne, ukupna količina ozona iznad površine zemlje varira ovisno od područja i to u vremenskom okviru od dnevnog pa do varijacija između godišnjih doba, pa čak i dužih vremenskih perioda. Ove varijacije nastaju zbog vjetrova u stratosferi, kao i hemijske proizvodnje, odnosno uništavanja ozona. Ukupni ozon je, generalno, najniži na ekvatoru, a najviši u blizini zemljinih polova zbog smjerova puhanja vjetrova u stratosferi. Ukupni ozon Ukupni ozon, na bilo kompodručju zemaljske kugle, se mjeri direktno, kao ukupni ozon u atmosferi, iznad određenog područja. Ovo uključuje onaj ozon, koji se nalazi u stratosferskom ozonskom omotaču, kao i onaj koji se nalazi u troposferi (vidi sl. P1-2). Učešće ozona u troposferi je samo oko 10% ukupnog ozona. Iznos ukupnog ozona je često prikazan u Dopsonovim jedinicama (označeno kao DU ). Tipične vrijednosti ozona variraju između 200 i 500 DU iznad Zemlje (vidi sl. P4-1). Količina ozona iznad površine Zemlje od 500 DU je, na primjer, ekvivalentna sloju čistog ozona oko površine Zemlje, čija bi debljina bila tek 0,5 cm. Globalna rasprostranjenost ozona Ukupni ozon varira, ovisno od zemaljske geografske širine, sa najvećim koncentracijama koje se javljaju u srednjim i višim geografskim širinama (vidi Sl. P4-1). Ovo je rezultat djelovanja vjetrova koji miješaju zrak u stratosferi sa pomjeranjem tropskog zraka bogatog ozonom prema polovima. Oko godine utvrđeno je da je najniži ukupni ozon na polarnim geografskim širinama u toku zime i proljeća, što je rezultat hemijskog uništavanja ozona od strane gasova hlora i broma (vidi P11 i P12). Najniža vrijednost ukupnog ozona (osim na Antarktiku u proljeće) je izmjerena u tropskim područjima, u svim godišnjim dobima, zato što se troposfera, u tropskim područjima, širi prema većim visinama, te je zbog toga debljina ozonskog omotača tamo najmanja. Prirodne varijacije Variranje sadržaja ukupnog ozona, po geografskoj širini i dužini, nastaje iz dva razloga: Prvo, prirodni zrak se miješa između dijelova stratosfere koji imaju mali sadržaj ozona i onih koji imaju veliki. Kovitlanje zraka također povećava vertikalnu debljinu ozonskog omotača u blizini polova, što povećava i koncentraciju ukupnog ozona na ovim područjima. Vremenske prilike u troposferi mogu privremeno smanjiti debljinu stratosferskog ozonskog omotača na pojedinom području, uz istovremeno smanjenje ukupnog sadržaja ozona. Drugo, ove promjene nastaju kao rezultat promjena u ravnoteži hemijske proizvodnje i procesa nestajanja ozona, jer se zrak kovitla iznad zemljine kugle. Smanjenje isijavanja ultraljubičastih sunčevih zraka, koje se ponavlja u ciklusu od 11 godina, smanjuje i proizvodnju ozona. Hemijski proces i kretanje zraka zajedno utječu na povećanje ukupnog ozona, kao što je ovo prikazano na slici P4-1. Promjene stanja ozona se pažljivo prate od velike grupe istraživača, koji koriste satelite kao i instrumente u zraku i na zemlji. Analize ovih posmatranja pomažu naučnicima da procijene doprinos ljudskih djelatnosti oštećenju ozona. Globalna satelitska karta ukupnog ozona 22. juni decembar Ukupni Ozon (u Dobsonovim jedinicama) Slika P4-1 Ukupni ozon. Količina ukupnog ozona je utvrđena mjerenjem cjelokupnog ozona koji se nalazi u atmosferi iznad određenog područja na površini Zemlje. Ukupni ozon, prikazan na ovoj slici, je u Dobson jedinicama, mjeren instrumentima iz satelita u vasioni. Ukupni ozon se mijenja po geografskoj širini, dužini i godišnjim dobima, sa najvećim iznosima na većim geografskim širinama a najnižim u tropskim područjima. Na većini ovih područja, ozon također varira u toku dana i sa promjenom godišnjih doba, kada se zrak, bogat ozonom, kreće oko zemaljske kugle stratosferski vjetrovi. Niske vrijednosti ozona, izmjerene iznad Antarktika 22. decembra1999. godine predstavljaju ozonsku rupu u periodu zima / proljeće (vidi P11). 6

11 DVADESET PITANJA AŽURIRANO PITANJE 5 Kako se mjeri ozon u atmosferi? Količina ozona u atmosferi se mjeri instrumentima postavljenim na zemlji, na balonima, avionima ili satelitima. Neki instrumenti omogućavaju grafičko registriranje količine ozona, a sadrže i sistem za njegovu detekciju. Ostala mjerenja su zasnovana na upijanju svjetlosti od strane ozona u atmosferi. U tom slučaju, sunčeva svjetlost ili laserski zraci se pažljivo mjere nakon prolaska kroz dio atmosfere koja sadrži ozon. Koncentracija ozona u atmosferi se mjeri raznim tehnikama (vidi Sl.P5-1). Ova tehnika može koristiti optičke i hemijske karakteristike ozona. U principu postoje dvije kategorije mjernih tehnika: neposredna i na daljinu. Mjerenje ozona sa ovim tehnikama je od suštinskog značaja u promjenama monitoringa ozonskog omotača i razvoj naših saznanja o procesima kojima se kontrolira koncentracija ozona. Direktna mjerenja Direktna mjerenja koncentracije atmosferskog ozona su ona, koja koriste zrak, koji direktno ulazi u instrument. Unutar instrumenta ozon se mjeri preko apsorpcije ultraljubičastih (UV) zraka ili preko mjerenja električne struje koju proizvodi hemijska reakcija ozona. Ovaj pristup je korišten kod konstrukcije tzv. ozonskih sondi koje su lagani moduli za mjerenje ozona, a nose ih mali baloni. Baloni se popnu dovoljno visoko u atmosferu da bi mogli mjeriti ozon u stratosferskom ozonskom omotaču. Ozonske sonde su postavljene na mnogim lokacijama po cijelom svijetu. Instrumenti za direktno mjerenje ozona koriste optičku ili hemijsku detekciju i uobičajemo se postavljaju u avione koji mjere distribuciju ozona u troposferi i nižem dijelu stratosfere. Posebni avioni, za let na velikim visinama, mogu se podići do ozonskog omotača na većini lokacija iznad zemljine kugle i duboko ući u ozonski omotač na većim geografskim širinama, u polarnim područjima. Mjerenje ozona se, također, može obaviti i sa nekih komercijalnih aviona. Mjerenje ozona na daljinu Mjerenja koncentracije ozona na daljinu se izvode putem detektiranja ozona na većim udaljenostima od instrumenta. Većina ovih mjerenja se baziraju na sposobnosti ozona da apsorbira UV zrake. To su UV zrake, koje dolaze sa Sunca i lasera. Na primjer: sateliti, kod svakodnevnog praćenja ozona u ozonskom omotaču, koriste absorpciju sunčevih UV zraka u atmosferi ili absorpciju odbijenih sunčevih zraka koje dolaze sa površine Zemlje. Mreža detektora, postavljenih na površini Zemlje, mjeri ozon na osnovu sunčevih UV zraka, koje dolaze na površinu Zemlje. Ostali instrumenti mjere ozon koristeći apsorpciju infracrvenih ili vidljivih sunčevih zraka ili njihovu emisiju. Ukupna količina ozona, kao i njegova visinska raspodjela može se utvrditi pomoću mjernih tehnika na daljinu. Laseri su uobičajeno uvedeni u mjerenja sa Zemlje ili postavljeni u avione, kako bi detektirali ozon na udaljenostima od više kilometara uzduž putanje laserskih zraka. Mjerenje ozona u Atmosferi Slika P5-1: Mjerenja ozona Ozon se mjeri po cijeloj atmosferi sa instrumentima koji su postavljeni na Zemlji, kao i u avione, balone na velikim visinama i satelite. Neki instrumenti ozon mjere direktno u uzorku zraka, dok drugi vrše mjerenja na daljinu, na većim udaljenostima od instrumenta. Instrumenti koriste optičke tehnike, sa izvorom zraka sa Sunca i iz lasera, ili koriste hemijske reakcije, koje su svojstvene ozonu. Mjerenja ozona na mnogim lokacijama iznad zemljine kugle omogućavaju da se stalno vrši monitoring ukupnih količina ozona. 7

12 DVADESET PITANJA AŽURIRANO Globalna Dobsonova ozonska mreža Prvi instrument za rutinski monitoring ukupnog ozona je razvio Gordon M.B.Dobson oko 1920.godine. Ovaj instrument se naziva Dobsonov spektrofotometar, koji mjeri intezitet sunčeve svjetlosti na dvije talasne dužine ultraljubičastih zraka: jedne, koju ozon jako upija i jedne, koja je slabije upijana. Razlika u intezitetu svijetlosti na ove dvije talasne dužine je korištena da se omogući mjerenje ukupnog ozona iznad područja gdje je postavljen instrument. Globalna mreža posmatračkih stanica, postavljenih na površini Zemlje, je uspostavljena 1957.godine u sklopu obilježavanja međunarodne geofizičke godine. Danas imamo oko 100 stanica, raspoređenih po cijelom svijetu (od Južnog Pola, Antarktika - 90 o S, do Ellesmere Island, Kanada - 83 o N), od kojih mnoge već rutinski mjere ukupni ozon sa Dobsonovim instrumentima. Preciznost ovih osmatranja se održava putem regularnih kalibriranja instrumenata i međusobnog upoređenja rezultata. Podaci dobiveni sa ove mreže su bili od suštinskog značaja za razumijevanje učinaka hlorofluorougljika (CFC-i) i drugih gasova koji oštećuju ozon u globalnom ozonskom omotaču, počevši od lansiranja instrumenata za mjerenje ozona postavljenih u svemiru i nastavljuju se do današnjeg dana. Zbog njihove stabilnosti i pouzdanosti, Dobsonovi instrumenti se sada koriste i za pomoć u kalibriranju opservatorija u svemiru za mjerenje ukupnog ozona. Naučnici, pioniri u istraživanjima, su tradicionalno počašćeni nazivanjem pojedinih jedinica za mjerenje njihovim imenom. Zbog toga je jedinica za mjerenje ukupnog ozona nazvana Dobsonova jedinica (vidi P4). 8

13 DVADESET PITANJA AŽURIRANO II. PROCES OŠTEĆENJA OZONA PITANJE 6: Koji su glavni postupci oštećenja stratosferskog ozona, uzrokovani ljudskim djelatnostima? Početni korak u procesu oštećenja stratosferskog ozona, uzrokovan ljudskim djelatnostima, je emisija gasova koji oštećuju ozon sa površine Zemlje, a koji sadrže hlor i brom. Većina ovih gasova se akumulira u nižim dijelovima atmosfere, zato što su oni neaktivni i ne mogu se lako otopiti u kiši i snijegu. Ovi emitirani gasovi odlaze u stratosferu, gdje se transformiraju u reaktivne gasove, koji sadrže hlor i brom. Ovi reaktivni gasovi zatim učestvuju u reaktivnim procesima, koji uništavaju ozon. Konačno, kada se zrak spusti u niže slojeve atomosfere, ovi reaktivni gasovi hlora i broma se, sa kišom i snijegom, odstranjuju iz zemljine atmosfere. Emisija, akumulacija i transport gasova. Glavni koraci u procesu oštećenja atmosferskog ozona, nastalog ljudskim djelatnostima, su prikazani na slici P6-1. Ovaj proces počinje emisijom gasova koji sadrže halogene elemente hlor i brom sa površine Zemlje (vidi P7). Ovi gasovi izvori halogena uključuju i proizvedene hemikalije, koje se ispuste u atmosferu prilikom raznih ljudskih djelatnosti. Hlorofluorougljici (CFC-i) su značajan primjer gasova koji sadrže hlor. Emitirani gasovi izvori (halogena) se akumuliraju u donjem dijelu atmosfere (troposfere) i budu prenešeni do stratosfere. Ova akumulacija nastaje zato što su ovi gasovi izvora halogena nereaktivni u donjem sloju atmosfere. Ipak, manje količine ovih gasova budu rastvorene ili zahvaćene vodama oceana. Neke od emisija halogenih gasova dolaze iz prirodnih izvora (vidi P7). Ove emisije gasova se također akumuliraju u troposferi i odlaze do stratosfere. Konverzija, reakcija i odstranjivanje gasova. Gasovi izvori halogena ne reagiraj direktno na ozon. Kada dospiju u stratosferu, pod djelovanjem ultraljubičastih sunčevih zraka, oni se hemijski konvertiraju u reaktivne halogene gasove, (vidi P8). Odnos ovih konvertiranih gasova ovisi od životnog vijeka gasa u atmosferi (vidi P7). Ovi gasovi, sa životnim vijekom većim od nekoliko godina, mogu cirkulirati između troposfere i stratosfere više puta, prije nego što nastane njihova potpuna konverzija. Reaktivni gasovi, nastali tokom konverzije gasova halogenog porijekla reagiraju hemijski i uništavaju ozon u stratosferi (vidi P9). Slika P6-1. Osnovni koraci procesa oštećenja ozonskog omotača. Proces oštećenja ozonskog omotača počinje sa emisijom halogenih gasova sa površine zemlje a završava se kada reaktivni halogeni gasovi budu odstranjeni iz troposfere sa padavinama kiše i snijega i padnu na površinu Zemlje. U Stratosferi, reaktivni halogeni gasovi, prije svega hloromonoksid (ClO) i brommonoksid (BrO), oštećuju ozon Glavni koraci u procesu razgradnje stratosferskog ozona (1) Emisije Gasovi izvori halogena su emitirani sa površine Zemlje tokom ljudskih djelatnosti i prirodnih procesa (2) Akumulacija Gasovi izvori halogena se akumuliraju u atmosferi i prenose se, putem vjetrova i drugih kovitlanja zraka, kroz niži sloj atmosfere (3) Transport / Prijenos Gasovi izvori halogena se prenose do stratosfere putem kovitlanja zraka. (4) Konverzija Većina gasova izvora halogena su konventirani u reaktivne halogene gasove putem hemijskih procesa, nastalih pod djelovanjem ultraljubičastih sunčevih zraka. (5) Hemijske reakcije Reaktivni halogeni gasovi uzrokuju hemijski proces oštećenja stratosferskog ukupnog ozona, tj. ozona, koji se nalazi iznad zemaljske kugle, osim na tropskim geografskim širinama. Polarni stratosferski oblaci povećavaju oštećenje ozona sa reaktivnim djelovanjem halogenih gasova, tj. njegovo nestajanje na polarnim područjima u toku zime i proljeća. (6) Odstranjivanje Reaktivni halogeni gasovi nakon povratka u troposferu bivaju odstranjeni iz zraka vlagom sadržanom u oblacima i kišom. 9

14 DVADESET PITANJA AŽURIRANO Prosječno oštećenje ukupnog ozona, koje se pripisuje reaktivnim gasovima, je najniže u tropskim predjelima i najviše na velikim geografskim širinama (vidi P13). U polarnim predjelima, prisustvo polarnih stratosferskih oblaka snažno povećava prisustvo većine reaktivnih halogenih gasova (vidi P10). Ovo ima za posljedicu značajno oštećenje ozona u polarnim predjelima u zimskom i proljetnom periodu (vidi P1 i P12). Nakon nekoliko godina, stratosferski zrak se vraća u troposferu, sa sobom donoseći reaktivne halogene gasove. Ova vrsta gasova se, sa kišom i ostalim padavinama, taloži na površinu Zemlje. Na ovaj način se smanjuje uništenje ozona od strane atoma hlora i broma, koji su izvorno ispušteni u atmosferu, kao komponente molekula gasova izvora halogena. Troposferska konverzija. Halogeni gasovi sa kratkim vijekom trajanja (vidi P7) prolaze, u troposferi, kroz značajnu hemijsku konverziju, proizvodeći reaktivne halogene gasove i ostale supstance. Molekule gasa, koje ne prolaze proces konverzije, se skupljaju u troposferi i prelaze u stratosferu. Usljed padavina, samo mali dio reaktivnih halogenih gasova, nastalih u troposferi, prelazi u stratosferu. Gasovi, koji se zbog padavina ne zadržavaju u troposferi su HCFC-i, koji se koriste kao zamjenski gasovi za ostale gasove izore halogena (vidi P15 i P16), kao i brom i gasovi koji sadrže jod (vidi P7). Objašnjenje oštećenja stratosferskog ozona Do podataka o oštećenju ozona, naučnici dolaze kombinacijom laboratorijskih analiza, kompjuterskih modeliranja i posmatranjem stratosfere. U laboratorijskim analizama, naučnici otkrivaju i procjenjuju pojedine hemijske reakcije, koje se također javljaju u stratosferi. Hemijske reakcije između dva gasa prate dobro definirana fizička pravila. Neke od ovih reakcija se javljaju na površini čestica nastalih u stratosferi. Proučavaju se i reakcije u kojima učestvuje veliki broj molekula koje sadrže hlor, brom, flor i jod i ostale atmoferske komponente, kao što su kisik, dušik-azot i vodik. Ove analize su pokazale, da se javlja nekoliko reakcija u kojima učestvuju hlor i brom, koji mogu direktno ili indirektno prouzrokovati uništenje ozona u atmosferi. Koristeći kompjuterska modeliranja, naučnici mogu proučiti cjelokupni efekt velike skupine poznatih reakcija pod hemijskim i fizičkim uvjetima kakvi postoje u stratosferi. Ovi modeli uključuju vjetrove, temperature zraka, te dnevne i promjene dnevne svjetlosti sa godišnjim dobima. Sa takvim analizama, naučnici su pokazali, da hlor i brom mogu reagirati u katalitičkim ciklusima, u kojima jedan atom hlora ili broma može uništiti više molekula ozona. Naučnici koriste ove rezultate dobijene modeliranjem, kako bi ih uporedili sa rezultatima dobijenim prethodnim posmatranjima, da bi jasnije razumjeli procese u atmosferi i da bi procijenili važnost novih reakcija, do kojih se došlo u laboratoriju. Kompjutersko modeliranje, također, omogućava naučnicima da razmatraju budućnost mijenjajući atmosferske uvjete i ostale parametre modeliranja. Naučnici su provodili posmatranja kako bi otkrili koji se to gasovi nalaze u različitim područjima stratosfere i u kojim koncentracijama. Oni su decenijama, svakodnevno nadgledali promjenu, kad je u pitanju njihova prisutnost u stratosferi. Posmatranja su pokazala, da su gasovi izvori halogena i reaktivni halogeni gasovi prisutni u stratosferi u očekivanim koncentracijama. Ozon i hloromonoksid (ClO), na primjer, su stalno bili pod mjerenjem uz pomoć različitih instrumenata. Instrumenti na zemlji i na satelitima, u balonima i letjelicama mogu otkriti ozon i ClO na udaljenosti, koristeći optičke i mikrotalasne signale. Instrumenti na balonima i na letjelicama, koje lete na velikim nadmorskim visinama, mogu direktno otkriti oba gasa u stratosferi (vidi P5). Na primjer, ova posmatranja pokazuju da je ClO prisutan u povišenim koncentracijama u stratosferama Antarktika i Arktika u kasnu zimu / rano proljeće, kada se i javlja najozbiljnije oštećenje ozona (vidi P8). 10

15 DVADESET PITANJA AŽURIRANO PITANJE 7: Koje emisije gasova proizvedene u ljudskim djelatnostima dovode do oštećenje ozona? Pojedini industrijski procesi i potrošački proizvodi uzrokuju emisije "gasova izvora halogena" u atmosferu. Ovi gasovi dovode hlor i brom u stratosferu, koji, uz pomoć UV sunčevih zraka uzrokuju oštećenje ozonskog omotača. Na primjer, fluorohlorokarboni (CFCs), nekad korišteni u skoro svim rashladnim sistemima i zračnim klima uređajima, konačno stignu u stratosferu, gdje se razgrađuju, da bi u konačnici oslobodili atome hlora koji oštećuju ozonski omotač. Ostali gasovi, koje čovjek proizvede u industrijskim pogonima, a koji oštećuju ozonski omotač, su "haloni," koji se koriste u uređajima i aparatima za gašenje požara, sadrže atome broma, koji oštećuju ozonski omotač. Proizvodnja i potrošnja svih glavnih gasova izvora halogena, koji su posljedica ljudskih djelatnosti, su u svijetu regulirani Montrealskim protokolom o supstancama koje oštećuju ozonski omotač. Najznačajniji gasovi hlora i broma, proizvedeni u ljudskim djelatnostima. Ljudske djelatnosti (u industriji i servisnoj djelatnosti) uzrokuju emisiju gasova izvora halogena, koji sadrže atome hlora i broma. Emisije ovih gasova u atmosferu, dovode do oštećenja stratosferskog ozona. Gasovi koji sadrže samo ugljik, hlor i flor se nazivaju "hlorofluorougljici," obično poznati kao CFC-i. CFC-i, zajedno sa ugljiktetrahloridom (CCl 4 ) i metil hloroformom (CH 3 CCl 3 ), su, historijski gledano, bili najvažniji gasovi, koji sadrže hlor, a koji su posljedica ljudskih djelatnosti i koji oštećuju stratosferski ozon (vidi Sliku P7-1). Ovi i ostali gasovi, koji sadrže hlor, su bili korišteni u mnogim industrijskim procesima, kao što su rashlani i klima uređaji, u proizvodnji pjena / spužvi (kao agenti za upjenjivanje) aerosola i sredstava za čišćenje metala i elektronskih komponenti. Ove industrijske djelatnosti su tipične u pogledu emisija halogenih gasova u atmosferu. Druga kategorija gasova izvora halogena sadrže brom. Najvažniji su "haloni" i metil bromid (CH 3 Br). Haloni su halogenizirani ugljikovodici gasovi koji se prvenstveno koriste za gašenje požara. Haloni se često koriste za zaštitu velikih kompjutera, vojne opreme, i mašina komercijalnih letjelica. Usljed ove upotrebe, haloni se često direktno ispuštaju u atmosferu. Halon i halon-1301 su haloni koji se najviše emitiraju kao rezultat ljudskih djelatnosti (vidi sliku P7-1). Metil bromid, koji se prvenstveno koristi kao fumigant u poljoprivredi, je također značajan izvor broma u atmosferi. Emisije prouzrokovane ljudskim djelatnostima ključnih gasova koji sadrže hlor i brom su značajno porasle od sredine 20. stoljeća (vidi P16). Rezultat toga je globalno oštećenje ozona, sa najvećim gubicima u polarnim područjima (vidi P1 1 do P13). Ostali izvori hlora i broma, kao posljedica ljudskih djelatnosti Ostali gasovi koji sadrže brom se ispuštaju redovno ljudskim djelatnostima. Tipični primjeri su korištenje hlora za dezinfekciju bazena i otpadnih voda, sagorijevanja fosilnih goriva, i različiti industrijski procesi. Ove aktivnosti ne doprinose značajno količinama hlora i broma u stratosferi, jer ili je globalni izvor mali ili su ispušteni gasovi kratkog trajanja (visokoreaktivni ili vrlo otopljivi), te zbog toga bivaju odstranjeni iz atmosfere prije nego što stignu u stratosferu. Prirodni izvori hlora i bromida. Postoji nekoliko gasova izvora halogena prisutnih u stratosferi koji potiču iz prirodnih izvora. Oni uključuju metilhlorid (CH 3 Cl) i metil-bromid (CH 3 Br), koje emituju okeanski i terestrijalni ekosistemi. Prirodni izvori ova dva gasa doprinose oko 17% hlora koji je trenutno prisutan u stratosferi i oko 30% broma (vidi sliku P7-1). Veoma kratkoročni gasovi koji sadrže brom, kao što su bromoform (CHBr 3 ), se ispuštaju u atmosferu prvenstveno iz okeana. Samo mali dio tih emisija dospije u stratosferu, jer ti isti gasovi brzo nestaju u nižoj atmosferi. Doprinos ovih kratkoročnih gasova postojanju broma u stratosferi se procjenjuje na oko 24%, ali to sa sobom nosi veliku neizvjesnost. Doprinos kratkoročnih gasova iz prirodnih izvora i prouzrokovanih ljudskim djelatnostima postojanju hlora u stratosferi je mnogo manji (< 3%) i stoji u kategoriji "Ostali gasovi u slici P7-1. Promjene u prirodnim izvorima hlora i broma od sredine 20. stoljeća nisu izrok posmatranja oštećenja ozona. Vijek trajanja i emisije. Nakon emisije, gasovi izvori halogena se ili prirodnim putem odstranjuju iz atmosfere ili prolaze hemijsku konverziju. Vrijeme odstranjivanja ili konverzije oko 60% gasa se često naziva atmosferski "vijek trajanja." Vijek trajanja varira od manje od 1 godine do 100 godina za glavne gasove koji sadrže hlor i brom (vidi tabelu P7-1). Gasovi sa kratkim vijekom trajanja (npr. HCFCs, metil bromid, metil-hlorid, i gasovi kratkog vijeka trajanja) su značajno uništeni u troposferi i stoga samo jedan mali dio svakog ispuštenog gasa doprinosi oštećenju ozona u stratosferi. Količina gasova halogenog izvora prisutna u atmosferi zavisi od vijeka trajanja gasa i količine ispuštene u atmosferu. Emisije variraju velikim dijelom kad su u pitanju glavni izvorni gasovi, kao što je to naznačeno u tabeli P7-1. Emisije većine gasova, reguliranih Montrealskim Protokolom, su se smanjile od 1990., a očekuje se njihovo smanjenje emisija u narednim decenijama (vidi P16). 11

16 DVADESET PITANJA AŽURIRANO Primarni izvori hlora i broma u stratosferi Gasovi izvori hlora Gasovi izvori broma Slika P7-1. Stratosferski gasovi izvori halogena. (Op. prev.: vertikalna osa: Ukupan sadržaj u dijelovima na trilion TTP; Other gases: ostali gasovi; Very short-lived gases: gasovi vrlo kratkog vijeka trajanja) Niz gasova nose hlor i brom u stratosferu. Ovi gasovi, poznati kao gasovi izvori halogena, se emituju iz prirodnih izvora ili su posljedica ljudskih djelatnosti. Ove kolone pokazuju kako glavni gasovi izvori hlora i broma doprinose ukupnim količinama hlora i broma izmjerenim godine. Primjećuje se velika razlika u vertikalnim skalama: ukupni hlor u stratosferi je 160 puta prisutniji neko ukupni brom. Što se tiče hlora, ljudske djelatnosti najvećim dijelom doprinose njegovoj prisutnosti u stratosferi. CFC-i su najrasprostranjeniji među gasovima koji sadrže hlor, a posljedica su ljudskih djelatnosti. Metil-hlorid je najvažniji prirodni izvor hlora. HCFC-i, koji zamjenjuju gasove CFC-e i koji su također regulirani Montrealskim protokolom, predstavljaju mali, ali rastući dio gasova koji sadrže hlor. Kategorija "Ostali gasovi" uključuje mali dio CFC-a i gasove kratkog vijeka trajanja. Što se tiče broma koji dospijeva u stratosferu, najveći izvori su halon i metil-bromid. Oba gasa su posljedica ljudskih djelatnosti. Metil-bromid ima još jedan prirodni izvor. Najveći dio broma dolazi iz prirodnih izvora, dok to nije slučaj sa ukupnim hlorom. (jedinica "dijelovi na trilion" se ovdje koristi kao mjera relativne koncentracije gasa u zraku: ova koncentracija pokazuje na prisustvo jedne molekule gasa na trilion ostalih molekula zraka.) Potencijal oštećenja ozona. Gasovi izvori halogena na slici Q7-1 su također poznati kao "supstance koje oštećuju ozonski omotač", jer u stratosferi prelaze u reaktivne gasove koji sadrže hlor i brom (vidi P8). Neki od ovih reaktivnih gasova učestvuju u reakcijama koje oštećuju ozon (vidi P9). Supstance koje oštećuju ozonski omotač se međusobno porede u njihovoj efikasnosti da unište stratosferski ozon koristeći "Potencijal oštećenja ozona" (Ozone Depleting Potential - ODP), kako je navedeno u tabeli P7-1 (vidi P18). Gas sa većim ODP ima veći potencijal da uništi ozon u toku svog trajanja u atmosferi. ODP se izražava, za svaki gas, prema osnovi relativnog utjecaja (na oštećenje ozona) u odnosu na CFC-11, koji ima ODP=1. Halon-1211 i halon-1301 imaju značajno veći ODP nego CFC-11, kao i u odnosu na većinu emitiranih gasova, jer je atom broma mnogo efikasniji (oko 60 puta) nego hlor u hemijskim reakcijama, koje uništavaju ozon u stratosferi. Gasovi sa manjim ODP obično imaju kraći vijek trajanja u atmosferi ili manje atoma hlora i broma. Proizvodnja i potrošnja svih glavnih gasova izvora halogena od strane ljudi je regulirana u okviru odredbi Montrealskog protokola (vidi P15). 12

17 Fluor i jod. Fluor i jod su takođe halogeni elementi. Većina gasova izvora halogena (Sl. P7-1) također sadrži i atome fluora pored hlora ili broma. Nakon što gasovi izvori halogena prođu konverziju u stratosferi (vidi P6), dio fluora u ovim gasovima se nalazi u hemijskom obliku, koji ne uzrokuje oštećenje ozona. Jod je komponenta nekoliko gasova, koje, prirodnim putem, izlaze iz mora / oceana. Iako jod može učestvovati u reakcijama koje uništavaju ozon, ovi gasovi izvori halogena koji sadrže jod su obično jako kratkog vijeka trajanja što ima za posljedicu da većina njih bude odstranjena prije nego što dospije u stratosferu. Ostali gasovi. Sadržaj ostalih gasova koji utiču na povećanje stratosferskog ozona je također porastao u stratosferi kao rezultat ljudskih djelatnosti. Važni primjeri su metan (CH 4 ) i azot suboksid (N 2 O), koji se spajaju u stratosferi, pri čemu nastaje vodena para i reaktivni vodonik, kao i oksidi azota. Ovi reaktivni proizvodi također učestvuju u ravnoteži nastanka i nestajanja stratosferskog ozona (vidi P2). Cjelokupni efekat djelovanja ostalih gasova na ozon je mnogo manji od onog koji je uzrokovan gasovima koji sadrže hlor i brom, a posljedica su ljudskih djelatnosti (vidi P18). Tabela P7-1 Vijek trajanja u atmosferi, emisija i ODP (Potencijal Oštećenja Ozona) gasova izvora halogena a Gas izvor halogena Vijek trajanja u atmosferi (godina) Globalna emisija u god b Potencijal oštećenja ozona (ODP) d Gasovi izvori hlora CFC CFC CFC Ugljikotetrahlorid (CCl 4) HCFC-i Metilhloroform (CH 3CCl 3) 5 ~ Metil hlorid Gasovi izvori bhalon Halon Metil bromid (CH 3Br) Vrlo kratkotrajni gasovi (npr. CHBr 3) <0.5 c c a Obuhvata i ljudske djelatnosti i prirodne izvore. b Emisije u gigagramima po godini (1 gigagram = 10 9 grama =1000 metričkih tona). c Procjene su uglavnom nepouzdane. d Vrijednosti su izračunate za emisije ekvivalentne mase za svaki gas CFC-i - teži od zraka CFC-i i drugi gasovi izvori halogena stižu u stratosferu, usprkos činjenici, da su teži od zraka.svi glavni gasovi izvori halogena se emitiraju i akumuliraju u donjim slojevima atmosfere (stratosferi). Raspodjela ovih gasova u troposferi i atmosferei ne ovisi od njihove molekularne težine, jer zrak stalno cirkulira u ovom području, kao rezultat nastajanja vjetrova. Ove turbulencije omogućavaju, da se većina izvornih gasova kreće vertikalno i horizontalno, te miješa u troposferi, ovisno o godišnjem dobu. Ovaj dobro izmješani zrak, koji turbulencijom prispije iz gornjih slojeva u donje slojeve stratosfere u tropskim područjima Zemlje, donoseći sa sobom molekule raznih emitiranih gasova sa raznih područja površine planete Zemlje. Atmosferska mjerenja potvrđuju, da se gasovi izvori halogena sa velikim vijekom trajanja dobro izmiješaju u troposferi i ostaju u atmosferi (vidi Sliku P8-2). Količine ovih gasova, koje su izmjerene u ovim regionima, su konsistentne sa količinama procijenjenih emisija, koje sadrže izvještaji od strane emitera (industrija) i vlada (država). Ova mjerenja, također, pokazuju, da se i gasovi lakši od zraka, kao što je vodonik (H 2 ) i metan (CH 4 ), dobro miješaju u troposferi, kao što je bilo očekivano. Samo na većim nadmorskim visinama, iznad troposfere i atmosfere (iznad 85 km), gdje ima mnogo manje zraka, utjecaj vjetrova i smanjenje konvekcije na mjestu gdje se eži gasovi odvajaju od lakših gasova, zbog utjecaja gravitacije. 13

18 PITANJE 8: Koji reaktivni halogeni gasovi oštećuju stratosferski ozon? Emisije kao rezultat ljudskih djelatnosti i prirodnih procesa obuhvataju značajne izvore gasova koji sadrže hlor i brom, koji na kraju stižu u stratosferu. Kada su ovi gasovi izvori halogena izloženi ultravioletnom zračenju Sunca, oni prelaze u reaktivne gasove koji također sadrže hlor i brom. Važni reaktivni gasovi koji uništavaju stratosferski ozon su hloromonoksid (ClO) i bromo-monoksid (BrO). Ovi reaktivni gasovi učestvuju u "katalitičnim " reakcijskim ciklusima koji efikasno uništavaju ozon. Vulkani također mogu emitirati nešto gasova koji sadrže hlor, ali ovi gasovi se lako otapaju u kišnici i ledu i obično su " isprani" iz atmosfere prije nego li dospiju u stratosferu. Reaktivni gasovi koji sadrže halogene, kao što su hlor i brom, dovode do hemijskog uništenja stratosferskog ozona. Gasovi koji sadrže halogen prisutni u stratosferi mogu biti podjeljeni u dvije grupe: gasovi izvori halogena i reaktivni halogeni gasovi. Gasovi izvori halogena se emituju na površinu Zemlje prirodnim procesima i rezultat su ljudskih djelatnosti (vidi P7). Kada se nađu u stratosferi, gasovi izvori halogena se hemijskim putem pretvaraju na različite načine u reaktivne halogene gasove. Konverzija nastaje u stratosferi umjesto u troposferi, jer solarna UV radijacija je intenzivnija u stratosferi. Reaktivni halogeni gasovi. Hemijska konverzija gasova izvora halogena, koja obuhvata ultravioletnu sunčanu svjetlost i ostale hemijske reakcije proizvodi niz reaktivnih halogenih gasova. Ovi reaktivni gasovi sadrže sve atome hlora i broma koji su izvorno prisutni u gasovima izvorima halogena. Najvažniji reaktivni gasovi koji sadrže hlor i brom koji nastaju u stratosferi su prikazani u slici P8-1.Daleko od polarnih područja, najviše su prisutni hidrogen-hlor (HCl) i hlorohitrat (ClONO 2 ). Ove dvije vrste gasova se smatraju rezervnim gasovima, jer oni ne dolaze u direktan kontakt sa ozonom, već se mogu pretvoriti u najreaktivnije oblike koji hemijski uništavaju ozon. Najreaktivniji oblici su hlor monoksid (ClO) i bromomonoksid (BrO), te atomi hlora i broma (Cl i Br). Najveći dio broma prisutnog u stratosferi je obično u formi BrO, dok je obično samo mali dio hlora u stratosferi u formi ClO. U polarnim predjelima, rezerve ClONO 2 i HCl prolaze dalju konverziju na polarnim oblacima u stratosferi i formiraju ClO (vidi P10). U tom slučaju, ClO postaje velikim dijelom postojećeg reaktivnog hlora. Praćenje reaktivnog hlora. Reaktivni gasovi sa sadržajem hlora su intenzivno praćeni I stratosferi, kako lokalnim, tako i daljinskim mjernim tehnikama. Mjerenja iz svemira u području srednjih geografskih širina prikazana na Slici P8-2, koja prikazuje kako se mijenja količina gasova, koji sadrže hlor između površine Zemlje i gornje stratosfere. Slika P8-1 Konverzija gasova izvora halogena. Gasovi izvori halogena (također poznati kao supstance koji oštećuju ozonski omotač) se hemijski pretvaraju u reaktivne halogene gasove prvenstveno u stratosferi. Za ovu konverziju je potrebna ultravioletna sunčeva svjetlost i nekoliko drugih hemijskih reakcija. Gasovi kratkog vijeka trajanja prolaze kroz određenu konverziju u troposferi. Reaktivni halogeni gasovi sadrže sav hlor i brom, koji je izvorno bio prisutan u gasovima izvorima halogena. Reaktivni gasovi se razdvajaju u rezervne gasove, koji ne uništavaju ozon u reaktivne gasove, koji učestvuju u ciklusima uništenja ozona (vidi P9). 14

19 Raspoloživi hlor (vidi crvenu liniju u slici P8-2) je zbir količina hlora koji je prisutan u gasovima izvorima halogena i reaktivnim gasovima HCl, ClONO 2, ClO i u ostalim manje značajnim gasovima. Sadržaj raspoloživog hlora se stalno nalazi u okviru nekoliko procenata u području od površine Zemlje do 47 kilometara nadmorske visine. U troposferi, raspoloživi hlor je u potpunosti sadržan u gasovima izvorima halogena opisanim u Q7-1. Slici P7-1. Na višim nadmorskim visinama, gasovi izvori halogena sadrže manji dio ukupnog raspoloživog hlora, budući da se pretvaraju u reaktivne hlorne gasove. Na najvišim nadmorskim visinama, postojeći hlor je u cjelosti u formi reaktivnih gasova hlora. Mjerenja reaktivnog hlora iz svemira novembar (35-49 N) Crveno: Hlor nitrat (CIONO 2) Zeleno: Hlor monoksid (ClO) Ljubičasto: Ostali gasovi Koncentracija hlora (dijelova na trilion) na različitim nadmorskim visinama (lijeva vertikala sa podiocima u kilometrima) Slika P8-2 Posmatranje reaktivnog gasa hlora Koncentracija gasova hlora (gasova izvora hlora i reaktivnih gasova), koja je izmjerena iz svemira, raspoređena je na područjima srednjih slojeva atmosfere. U troposferi (ispod 10 km od površine Zemlje),sav hlor je sadržan u gasovima izvorima halogena. U stratosferi je evidentno povećanje prisustva reaktivnih gasova hlora, a iznad površine Zemlje dolazi do smanjenja sadržaja gasova izvora halogena (hlora). Ovo je posljedica hemijskih reakcija pod utjecajem ultraljubičastih sunčevih zraka (vidi Sl. P8-1). Glavni reaktivni gasovi su: HCl, ClONO 2 i ClO. Zbir gasova izvora i reaktivnih gasova tvore ukupnu količinu raspoloživog hlora, koja je približno konstantna na visinama do 47 km. Najveća koncentracija reaktivnih gasova hlora (HCl i ClONO 2) u ozonskom omotaču, (sadržaj dijelova na trilion je definiran u podnožju P7-1). Na srednjim visinama ozonskog sloja (vidi Sliku P8-2), reaktivni gasovi hlora (HCl i ClONO 2 ) sadrže najveći dio raspoloživog hlora. ClO je najaktivniji gas u procesu oštećenja ozonskog omotača, iako je to mala frakcija koja sadrži hlor. Ova mala količina gasa ograničava uništenej ozona izvan područja. Reaktivni hlor u polarnim područjima Stanje reaktivnih gasova hlora u polarnim područjima, u toku ljetnog perioda, je slično kao na visinskim profilima, prikazanim na Sl. P8-2. U toku zime, prisustvo polarnih stratosferskih oblaka (PSO, odnosno PSC na Engleskom) uzrokuje dalje hemijske promjene (vidi P10). PSO konvertira HCl i ClONO 2 u ClO, kada su temperature blizu minimalnih vrijednosti u toku zime u stratosferi Arktika i Antarktika. U tom slučaju, ClO postaje glavni reaktivni hlor u vasioni u sunčanim područjima i nastaje ubrzan nestanak ozona. Slika P8-3 prikazuje raspored ClO i ozona u kasnu zimu u stratosferi Antarktika. Ova mjerenja u vasioni pokazuju, da je koncentracija ClO u nižem sloju atmosfere visoka u cijelom regionu, te da se rasprostire po cijelom kontinentu Antarktika (više od 13 miliona km 2 ). Koncentracija ClO na vrhuncu prelazi 1500 dijelova na trilion (čestica zraka) što je mnogo više nego tipični iznos na srednjim visinama, prikazan na slici P8-2 i predstavlja široku frakciju reaktivnog hlora na području tih visina. Zbog te velike koncentracije ClO nastaje rapidni nestanak ozona (vidi P9), a oštećenje ozona je ustanovljeno na područjima gdje je prispio ClO (vidi Sl. P8-3). Praćenje reaktivnog broma. Provedeno je manje mjerenja prisustva reaktivnih bromnih gasova u donjim dijelovima stratosfere nego mjerenja reaktivnog hlora, dijelom zbog manjeg sadržaja broma. Najčešće posmatrani gas broma je brom monoksid (BrO). Zadnja posmatranja su pokazala, da je koncentracija izmjerenog BrO u strafosferi veća od očekivane, nastala zbog konverzije halona i metilbromida u BrO, na osnovu čega s može zaključiti da je značajano učešće gasova sa sadržajem broma kratkog vrlo vijeka. Ostali izvori Neki reaktivni halogeni gasovi također nastaju na površini Zemlje, u toku prirodnih procesa i djelatnosti ljudi. U svakom slučaju, zato što su reaktivni halogeni gasovi rastvorljivi u vodi, skoro svi budu uhvaćeni u donjem dijelu atmosfere u toku njihovog rastvaranja u kišnici i ledenim kapljicama, pa su uglavnom vraćeni na površinu zemlje prije nego što stignu do stratosfere. Na primjer, reaktivni hlor je prisutan u atmosferi kao morska so (natrijev hlorid) koji nastaje kao produkt isparavanja kapljica morske vode. Obzirom, da se morska so rastvara u vodi, ovaj hlor se vraća na Zemlju, jer ne stiže do stratosfere u odgovarajućim količinama. Drugi izvori emisija hlora, sa površine Zemlje, su iz bazena za kupanje, isparavanje kućanskih sredstava za izbjeljivanje i drugo. 15

20 Satelitsko praćenje donjeg dijela stratosfere Povećan nivo hlor monoksida(cio) 30. august Propadanje ozona Slika P8-3. Antarktički hlor monoksid i ozon. Satelitski instrumenti prate ozon i reaktivne hlorne gasove u globalnoj stratosferi. Ovdje su prikazani rezultati u toku antarktičke zime za uski pojas geografskih širina unutar ozonskog omotača. Zimi hlor monoksid (ClO) doseže visoke vrijednosti u ozonskom omotaču (1500 dijelova na trilion) u znatno dužem periodu nego igdje drugo u stratosferi, jer ClO nastaje reakcijama na polarnim stratosferskim oblacima PSO (vidjeti P10). Ove visoke vrijednosti ClO u donjim dijelovima stratosphere zadržavaju se u periodu od 1-2 mjeseca i obuhvataju površine koje nekad premašuju I površinu samog kontinenta Antarktika, te efikasno razgrađuju ozon u osunčanim područjima u toku kasne zime/ranog proljeća. Paralelno mjerene vrijednosti ozona u ozonskom omotaču pokazuju znatno smanjenje. Nakon ispuštanja u atmosferu, hlor brzo prelazi u oblike koji su vodorastvorljivi, uslijed čega bivaju I uklonjeni. Space Shuttle i drugi raketni motori oslobađaju reaktivne hlorne gasove direktno u stratosferu, ali su u takvim slučajevima količine vrlo male u poređenju sa drugim troposferskim izvorima Vulkani. Vulkanski gasovi generalno sadrže velike količin hlora u obliku vodikovog hlorida (HCl). Obzirom da vulkanski gasovi takođe sadrže značajne količine vodene pare, HCl biva efikasno sapran kišom i ledom, a time i uklonjen iz atmosphere. Kao rezultat, većina HCl iz vulkanskih gasova ne dopre do stratosfer. Nakon nedavnih velikih erupcija, porast sadržaja HCl u stratosferi je bio mali u poređenju sa ukupnom količinom hlora iz drugih izvora u stratosferi. Nadomještanje gubitka ozona u stratosferi Povremeno se javi ideja da ljudi trebaju nadomjestiti globalni gubitak ozona proizvodnjom ozona i njegovim transportom do stratosphere. Količine ozona u strafosferi odražavaju ravnotežu između stalnog stvaranja i razgrađivanja, uglavnom putem prirodnih reakcija. (vidjeti P2). Uvođenjem hlora i broma u stratosferu antropogen aktivnosti su intenzivirale razgradnju ozona i smanjile količine stratosferskog ozona.dodavanje vještačkim putem proizvedenog ozona u stratosferu bi poremetilo postojeću ravnotežu. Uslijed toga, većina tako uvedenog ozona bi uslijed uspostavljanja ravnoteže bila uništena u hemijsim reakcijama u periodu od nekoliko sedmica do više mjeseci. Zato nije ne bi bilo praktično pokušavati nadomjestiti gubitak ozona, jer bi se napori morali nastaviti u nedogled ili sve dok su vrijednosti hlor i broma povišene. Druge praktične teškoće bi podrazumijevale i dostavu velikih potrebnih količina ozona. Ukupna količina atmosferskog ozona je oko megatona (milijardu kilograma), od čega se navjeći dio nalazi u stratosferi. Nadomjestak prosječnog globalnog gibitka ozona (oko 4%) bi zahtijvao da se 120 megatona stratosferskog ozona distribuira kroz sloj udaljen mnogo kilometara od površine Zemlje. Energija potrebna za proizvodnju ovih količina ozona bi iznosila oko 5 triliona kwh. Usovi obrade i skladištenja ozona kao eksplozivne i toksične supstance kada se nalazi u velikim količinama bi zahtijevali dodatni utrošak energije. Pored ovoga, još nisu razvijene metode prikladne za isporuku i distribuciju velikih količina ozona u stratosferi. Globalni sistem isporuke bi podrazumijevao značajne dodatne potrebe za energijom, kao i nepredvidive okolišne posljedice. 16

21 PITANJE 9: Koje reakcije hlora i broma oštećuju stratosferski ozon? DVADESET PITANJA: AŽURIRANO Reaktivni gasovi koji sadrže hlor i brom oštećuju stratosferski ozon u katalitičkim ciklusima koje čine dvije ili više odvojenih reakcija. Kao rezultat, samo jedan atom hlora ili broma može uništiti više stotina molekula ozona prije nego reagira sa drugim gasom s kojim se ciklus prekida. Na ovaj način mala količina reaktivnog hlora ili broma ima veliki negativni uticaj na Ozonski omotač. Neke od reakcija koje oštećuju ozon postaju naročito efektivne u polarnim područjima, jer se tamo u toku kasne zime i ranog proljeća u visokim koncentracijama javlja reaktivni gas hlormonoksid. Stratosferski ozon biva uništen reakcijama koje uključuju reaktivne halogene gasove, a koji se oslobađaju hemijskom konverzijom srodnih gasovitih spojeva - tzv. gasova izvora halogena (vidi Sliku P8-1). Najreaktivniji od rakvih halogenskih gasova su hlormonoksid (ClO), brommonoksid (BrO), te atomi hlora (Cl) i broma (Br). Ovi gasovi učestvuju u tri glavna reakcijska ciklusa koji uništavaju ozon. Ciklus 1. Ovaj ciklus je prikazan na Slici P9-1. Čine ga dvije osnovne reakcije: ClO+O i Cl+O 3. Rezultat Ciklusa 1 je prevođenje jedne molekule ozona i jednog atoma kisika u dvije molekule kisika. U svakom od ciklusa hlor djeluje kao kao katalizator, obzirom da ClO i Cl reaguju i bivaju ponovo formirani. Na ovaj način, jedan atom Cl učestvuje u mnogo ciklusa, uništavajući pri tome mnogo molekula ozona. U tipičnim stratosferskim uslovima, na srednjim do malim geografskim širinama, jedan hlor atomamože uništiti stotine molekula ozona prije nego se reakcijom sa nekim drugim gasom katalitički ciklus prekine. Polarni Ciklusi 2 i 3. U polarnim područjima za vrijeme zime javlja se obilje ClO kao rezultat reakcija na površinama čestica stratosferskih polarnih oblaka - SPO (odnosno SPC Stratospheric Polar Clouds, vidi P10). Ciklusi 2 i 3 (Slika Q9-2) su postali dominantni reakcijski mehanizmi gubitka polarnog ozona zbog obilja ClO s jedne, te malog prisustva atomarnog kisika (koji ograničava gubitak ozona u okviru Ciklusa 1). Ciklus 2 počinje međusobnom reakcijom molekula ClO. Ciklus 3, koji započinje reakcijom ClO sa BrO, ima dva moguća toka u kojima nastaju ili Cl i Br ili BrCl. Neto rezultat oba ciklusa je uništavanje dvije molekule ozona i stvaranjetri molekule kisika. Ciklusima 2 i 3 se pripisuje najveći dio gubitka ozona uočenog u stratosferi Arktika i Antarktika u toku kasne zime/ranog proljeća (vidi P11 i P12). Slika P9-1. Ciklus 1 uništavanja ozona. Uništavanje ozona u ovom ciklusu odvija se putem dvije odvojene hemijske reakcije. Ukupnaneto reakcija je ustvari reakcija atomarnog kisika sa ozonom, pri čemu nastaju dvije molekule kisika. Za ovaj ciklus se može smatrati da počinje ili sa ClO ili sa Cl. U slučaju početka sa ClO, prva reakcija se odvija između ClO i O da bi nastao Cl. Cl zatim reaguje sa ozonom (i time ga uništava), pri čemu se ponovo formira ClO. Ciklus zatim ponovo počinje sa novom reakcijom ClO i O. Obzirom da svaki puta kad se jedna molekula ozona uništi Cl ili ClO biva ponovo formiran, hlor se ovdje smatra katalizatorom uništavanja ozona. Atomarni kisik (O) nastaje prilikom reakcije sunčeve UV svjetlosti sa molekulama ozona i kisika. Ciklus 1 je najznačajniji u stratosferi na tropskim i srednjim geografskim širinama, gdje je sunčeva UV svjetlost najintenzivnija. 17

22 Slika P9-2. Polarni ciklusi 2 i 3 uništavanja ozona. U polarnim područjima se javlja znatno uništenje ozona zbog pojave znatnih količina - obilja ClO. U takvim uslovima, ciklusi incirani međusobnom reakcijom molekula ClO (Ciklus 2) ili reakcijom ClO sa BrO (Ciklus 3) efikasno uništavaju ozon. Sumarna-neto reakcija u oba slučaja je reakcija u kojoj dvije molekule ozona daju tri molekule kisika. Reakcija ClO i BrO ima dva toka pri čemu kao gasoviti produkti nastaju Cl i Br. Ciklusi 2 i 3 su katalički, kao što je prikazano za Ciklus 1 na Slici P9-1, obzirom da gasoviti hlor i brom reaguju i bivaju ponovo formirani u svakom jediničnom ciklusu. Sunčeva svjetlost je potrebna da bi se okončao svaki od ciklusa, kao i da bi se potpomoglo nastajanje i održalo obilje ClO. Pri znatnom sadržaju ClO, u toku kasne zime/ranog proljeća, moguće je uništavanje 2 do 3% ozona na dan. Potreba prisustva sunčeve svjetlosti. Sunčeva svjetlost je potrebna za okončavanje i održavanje Ciklusa 1-3. Za Ciklus 1sunčeva svjetlost je potrebna obzirom da atomarni kisik nastaje jedino u prisustvu ultraljubičaste (UV) svjetlosti. Ciklus 1 je najzančniji u stratosferi tropskih i srednjih geografskih širina, gdje je UV svjetlost najintenzivnija. Za Cikluse 2 i 3 potrebna je vidljiva sunčeva svjetlost kako bi se okončali reakciioni ciklusi i održalo obilje ClO. Reakcijski Ciklusi 2 i 3 ne mogu se odvijati u kontinuiranoj tami zime u polarnoj stratosferi. Jedino kad se u toku kasne zime/ranog proljeća sunčeva svjetlost vraća u polarne krajeve, moguće je odvijanje ovih ciklusa. Zbog toga, najveće uništavanje ozona u polarnoj stratosferi se javlja u periodima djelimične i pune osunčanosti nakon sredine zime. Vidljivi dio sunčeve svjetlosti koji je potreban u Ciklusima 2 i 3 nije dovoljan za formiranje ozona, jer je za taj proces potrebna UV svjetlost. U toku kasne zime/ranog proljeća u stratosferi je UV svjetlost slaba zbog niskog ugla pod kojim je Sunce obasjava. Kao rezultat toga, ozon putem Ciklusa 2 i 3 biva uništen u stratosferi obasjanoj svjetlošću u toku zime, ali istovremeno ne nastaje u značajnim količinama. Ostale reakcije. Globalne zalihe ozona održavaju se mnogim reakcijama koje i stvaraju i uništavaju ozon (vidi P2). Katalitičke reakcije hlora i broma predstavljaju jednu grupu reakcija koje uništavaju ozon. Npr. reaktivni gasovi vodik i azot učestvuju u drugim katalitičkim ciklusima uniptavanja ozona u stratosferi. Ove reakcije se prirodnim putem odvijaju u stratosferi i njihov značaj nije u tolikoj mjeri pod uticajem ljudskih aktivnosti kao što je slučaj sa reakcijama koje uljučuju halogene. 18

23 PITANJE 10: Zašto se baš iznad Antarktika javila ozonska rupa, ako su gasovi koji uništavaju ozon prisutni u cijeloj atmosferi? Gasovi koji uništavaju ozon su prisutni u cijelom stratosferskom ozonskom sloju, jer se prenose na velike udaljenosti atmosferskim kretanjima. Veliko oštećenje antarktičkog ozonskog sloja, poznato kao ozonska rupa, javlja se zbog posebnih vremenskih uslova koji vladaju tamo i nigdje drugo na planeti. Vrlo niske temperature stratosfere Antarktika stvaraju ledene oblake koji se nazivaju polarnim stratosferskim oblacima (PSO). Posebne reakcije koje se odvijaju na PSO, te relativna izolacija polarnog stratosferskog zraka, omogućavaju da reakcije hlora i broma dovedu do nastanka ozonske rupe u toku antarktičkog proljeća.. Znatni pad koncentracije stratosferskog ozona u toku antarktičke zime poznat je kao ozonska rupa (vidjeti pitanje br. 11). Ovaj znatni pad kncentracije najprije se javio iznad Antarktika, jer tamošnji atmosferski uslovi povećavaju efikasnost uništenja ozona reaktivnim halogenim gasovima (vidjeti pitanje br. 8). Nastanak antarktičke ozonske rupe zahtijeva prisutsvo dovoljne količine reaktivnoh halogenih gasova, dovoljno niske temperature pri kojima se stvaraju polarni stratosferski oblaci (PSO ili PSCs), izolaciju od zraka ostalih stratosferskih regija, te sunčevu svjetlost. Distribucija halogenih gasova. Gasovi izvori halogena koje emituje zemljina površina zastupljeni su u sličnim količinama u cijeloj stratosferi obje hemisfere, iako se najveći dio ovih emisija javlja u sjevernoj hemisferi. Uporediva zastupljenost se objašnjava činjenicom da većina gasova izvora halogena ne podliježe značajnim procesima pridodnog ukljanjanja u nižim slojevima atmosfere, jer vjetrovi i konvekcija toplog zraka efikasno redistribuiraju i miješju zrak u cijeloj troposferi. Halogeni gasovi (u obliku gasova izvora halogena i nekih reaktivnih produkata) ulaze u stratosferu prvenstveno iz gornje tropske troposfere. Atmosferski zrak ih zatim prenosi pema gore i prema polovima obje hemisfere. Niske temperature. Preduslov za znatno uništenje ozona koje se manifestuje ozonskim rupama su dugoročno niske temperature na različitim Minimalne temperature zraka u donjem dijelu polarne stratosfere Slika P10-1. Arktičke i antarktičke temperature. Temperature stratosferskog zraka u oba polarna područja dostižu minimalne vrijednosti u donjim slojevima stratosfere za vrijeme zime. Prosječne minimalne vrijednosti iznad Antarktika su oko -90 C u toku mjeseci jula i augusta. Iznad Arktika su prosječne minimalne temperature skoro -80 C u toku mjeseci januara i februara. Polarni stratosferski oblaci (PSO ili na Engleskom PSC Polar Stratospheric Clouds) nastaju kad minimalne temperature padnu ispod temperature stvaranja (oko -78 C). Ovo se dešava u prosjeku u periodu od 1-2 mjeseca iznad Arktika i u periodu 5-6 mjeseci iznad Antarktika (gornja i donja krivulja). Reakcije na PSO dovode do stvaranja vrlo reaktivnog hlornog gasa ClO, koji povećava uništenje ozona (vidjeti P9). Variranje minimalnih zimskih temperatura u Arktiku je puno veće nego u području Antarktika. U toku nekih godina na Arktiku uopšte ne dođe do dostizanja temperatura stvaranja PSO, pa ne dolazi ni do značajnog uništavanja ozona. U području Antarktika PSO se javljaju i traju više mjeseci, a znatno uništavanje ozona se odvija u toku svake zime. 19

24 stratosferskim visinama, iznad velikih geografskih regija. Niske temperature su bitne, jer omogućavaju stvaranje polarnih stratosferskih oblaka (PSO). Reakcije koje se odvijaju na poršinama čvrstih čestica unutar oblaka pokreću značajno povećanje koncentracija najreaktivnijih halogenih gasova (vidjeti tekst u nastavku, kao i pitanje broj 8). Temperature su najniže u stratosferi iznad oba polarna područja u toku zime. Za vrijeme antarktičke zime minimalne temperature su generalno niže i manje promjenjive nego u slučaju arktičke zime (vidjeti sliku P10-1). Antarktičke temperature u toku zime takođe znatno duže ostaju ispod temperature stvaranja polarnih stratosferskih oblaka. Razloga za ovo je dijelom to što postoje značajne meteorološke razlike između hemisfera, a koje su posljedica razlika u rasprostranjenosti kopna, okeana i planina u području srednjih i većih geografskih širina. Zimske temperature su dovoljno niske za formiranje polarnih stratosferskih oblaka za vrijeme skoro cijele antarktičke zime, a u slučaju Arktika samo u toku dijela zime. Izolirani uslovi. Zrak u polarnih stratosferskim područjima relativno je izoliran od ostalih stratosferskih područja duže u toku zimskih mjeseci. Izolacija se javlja zbog toga što jaki vjetrovi opasavaju polove, sprječavajući na taj način značajno kretanje zraka u ili iz polarnih stratosfera. Izolacija je mnogo izraženija na Antarktiku. Nakon što dođe do hemijskih promjena u hladnom zraku usljed prisustva polarnih stratosferskih oblaka, one traju više sedmica, pa i do više mjeseci. Polarni stratosferski oblaci (PSO ili PSC Polar Stratospheric Clouds). Polarni stratosferski oblaci izazivaju promjene u relativnim koncentracijama reaktivnih hlornih gasova. Reakcije se odvijaju na površini čestica PSO, pri čemu forme rezervoari reaktivnih hlornih gasova, ClONO 2 i HCl, bivaju prevedene u najreaktivniju formu, ClO (vidjeti Sliku P8-1). Prisustvo ClO se povećava od malog do maksimalnog udjela u ukupnom sadržaju reaktivnih hlornih gasova (vidjeti P8). Sa povećanim prisustvom ClO, prilikom pojave sunčeve svjetlosti aktiviraju se dodatni katalitički ciklusi hemijskog uništavanja ozona koji uključuju ClO i BrO (vidjeti P9). PSO nastaju kad stratosferske temperature u polarnim područjima padnu ispod -78 C (vidjeti Sliku P10-1). Kao rezultat toga, PSO se često mogu naći u velikim površinskim obuhvatima zimskih polarnih područja, kao i na različitim nadmorskim visinama. Na polarnim temperaturama azotna kiselina (HNO 3 ) i voda se kondenzuju na postojećim česticama sa sadržajem sumpora, pri čemu nastaju tečne i čvrste čestice PSO. Na još nižim temperaturama nastaju i čestice leda. Čestice PSO bivaju dovoljno velike i u dovljnom broju da se njihove karakteristike kao čestica oblaka pod određenim uslovima mogu posmatrati sa zemlje, naročito kad se Sunce nalazi blizu horizonta (Slika P10-2). PSO se često javljaju blizu planinskih masiva u polarnim područjima, jer kretanje zraka preko planina može izazvati lokalno hlađenje stratosferskog zraka. Kad u toku ranog proljeća temperature porastu, PSO više ne nastaju i stvaranje ClO se prekida. Bez nastavka daljeg prirasta, količine ClO se smanjuju sa re-formiranjem ClONO 2 i HCl putem drugih hemijskih reakcija. Kao rezultat ovoga, završava se period intenzivnog uništavanja ozona. Uklanjanje PSO. Nakon što nastanu, čestice PSO se kreću prema dole zbog uticaja gravitacione sile. Najveće čestice se za vrijeme niskih temperatura u toku zime/proljeća u stratosferi pomjeraju nadole i po nekoliko kilometara. Obzirom da većina čestica PSO sadrže azotnu kiselinu, njihovim pomjeranjem uklanja se i azotna kiselina iz područja Ozonskog omotača. Ovaj proces se zove denitrifikacija. U uslovima manjeg prisustva azotne kiseline, vrlo reaktivni hlorni gas ClO Arktički polarni stratosferski oblaci Slika P10-2. Polarni stratosferski oblaci. Ovo fotografija jednog arktičkog polarnog stratosferskog oblaka (PSO) je snimljena 27. januara sa zemlje u mjestu Kriuna u Švedskoj (67 N). PSO nastaju za vrijeme zime u stratosferama Arktika i Antarktika. U njima nastaju čestice uslijed kondenzacije vode i azotne kiseline (HNO 3). Oblaci se često mogu vidjeti golim okom kad se Sunce bliži horizontu. Reakcije na PSO dovode do formiranja vrlo reaktivnog gasa ClO, koji vrlo efikasno uništava ozon (vidjeti P9). 20

25 ostaje hemijski aktivan u dužem periodu, pri čemu se intenzivira hemijsko uništenje ozona. Denitrifikacija se javlja svake zime u području Antarktika, ali povremeno - ne svake zime na Arktiku, jer su potrebne remperature stvaranja PSO u dužim periodima. Otkriće uloge PSO. Stvaranje PSO je uočeno je prije mnogo godina posmatranjem sa zemlje. Pa ipak, geografski i visinski obuhvat pojave PSO u polarnim područjima nije bio potpuno poznat do osmatranja satelitskim instrumentarijem u toku kasnih tih godina. Uloga PSO u koverziji reaktivnih hlornih gasova u ClO nije shvaćena do nakon otkrića antarktičke ozonske rupe godine. Današnji stepen poznavanja uloge PSO stečen je laboratorijskim studijama njihove površinske reaktivnosti, kompjuterskim modeliranjem polarne stratosferske hemije, kao i uzorkovanjem čestica PSO i reaktivnih hlornih gasova, kao što je ClO, u stratosferskim polarnim područjima. Otkriće antarktičke ozonske rupe Smanjenje ukupnih količina ozona u području Antarktika je prvi puta uočeno ranih tih godina u okviru istraživačkih stanica na antarktičkom kontinentu. Mjerenja su provedena pomoću Dobson spektrofotometara (vidjeti prikaz u P5) postavljenih na tlu. Pračenje je pokazalo neuobičajeno nizak nivo ukupnog ozona za vrijeme kasne zime/ranog proljeća, u toku mjeseci septembra, oktobra i novembra. Ukupne zalihe ozona u toku ovih mjeseci su bile manje nego što je zabilježeno u prethodnim mjerenjima provođenim već godine. Rani izvještaji su objavljeni od strane British Antarctic Survey i Meteorološke agencije Japana. Rezultati su postali poznati u širim krugovima međunarodne zajednice nakon što su ih tri naučnika iz British Antarctic Survey objavila u žurnalu Naturein godine. Ubrzo nakon toga, satelitskim mjerenjima potvrđeno je uništavanje ozona i dalje dokazano da se ova pojava od ranih tih godina svake kasne zime/ranog ljeta manifestuje iznad velikog dijela centralnog Južnog pola. Termin ozonska rupa proistekao je iz satelitskih snimaka ozonskog omotača na kojima je vidljiv manjak ozona iznad Antarktika svakog proljeća (vidjeti P11). Stvaranje i karakteristike ozonske rupe dokumentuju se svake godine na osnovu kombinacije satelitskih, zemaljskih i osmatranja iz balona. 21

26 III. PROPADANJE STRATOSFERSKOG OZONA PITANJE 11: Koliko je oštećenje Ozonskog omotača u području Antarktika? Intenzivno (teško) oštećenje Ozonskog omotača u području antarktika prvi puta je uočeno u toku ranih tih godina. Ova pojava je sezonskog karaktera, jer se javlja prvenstveno u toku kasne antarktičke zime i ranog proljeća (od augusta do novembra). Najveće oštećenje se javlja početkom oktobra, kada se često dešava da je sav ozon u širokom horizontalnom rasponu uništen, a pri tome ukupna količina ozona na nekim dijelovima biva smanjena čak za dvije trećine. Ovakvo intenzivno smanjenje količina ozona dovodi do nastanka ozonske rupe vidljive na snimcima Ozonskog omotača iznad Antarktika napravljenim iz svemira. U toku većine godina maksimalna površina ozonske rupe uveliko premašuje veličinu antarktičkog kontinenta. Intenzivno uništavanje antarktičkog ozona, koje se manifestuje kao ozonska rupa, prvi puta je uočeno ranih tih godina. Ovo uništavanje se pripisuje hemijskoj destrukciji od strane reaktivnih halogenih gasova, čiji se sadržaj u stratosferi u toku druge polovine 20. stoljeća povećao (vidjeti P16). Uslovi u stratosferi za vrijeme antarktičke zime su vrlo povoljni za uništenje ozona zbog (1) ekstremno niskih temperatura u dugim periodima, koje potiču stvaranje polarnih stratosferskih oblaka (PSO); (2) znatnog prisustva reaktivnih halogenih gasova koji hemijskim putem uništavaju ozon; i (3) izolacije stratosferskog zraka u toku zime, što omogućava odvijanje hemijske destrukcije (vidjeti P10). Težina, odnosni intenzitet uništavanja antarktičkog ozona može se uvidjeti satelistkim praćenjem ukupnog ozona, visinskih profila ozona i dugoročnih vrijednosti ukupnog polarnog ozona. Antarktička ozonska rupa. Najčešće korišteni snimci propadanja antarktičkog ozona su snimci napravljeni mjerenjem ukupnog ozona iz svemira. Satelitski snimci napravljeni u toku antarktičke zime i proljeća pokazuju veliko područje oko centra Južnog pola u kojem je ukupan sadržaj ozona znatno smanjen (vidjeti Sliku P1-1). Ovo područje je vremenom prozvano ozonska rupa zbog skoro kružnih kontura zona niskog sadržaja ozona na snimcima. Tu je površina ozonske rupe definirana kao površina unutar konture vrijednosti 220 Dobsonovih jedinica (DU) na mapama ukupnog ozona (svijetlo plava boja na Slici P1-1). Maksimalna površina u toku zadnjih godina dosegla je 25 miliona kvadratnih kilometara, što j skoro dva puta veće od površine cijelog antarktičkog kontinenta (vidjeti Sliku P11-2). Minimalne vrijednosti sadržaja ozona unutar ozonske rupe u toku kasnog septembra su u prosjeku iznosile manje od 100 DU, što je znatno ispod normalnih proljetnih vrijednosti od oko 200 DU (vidjeti Sliku P11-2). Visinski profili antarktičkog ozona. Sadržaj ozona unutar ozonske rupe takođe je mjeren uz upotrebu instrumenata nošenih balonom (P5). Balonska mjerenja pokazuju izmjene unutar vertikale Ozonskog omotača sa najvećim sadržajem ozona u stratosferi. Na geografskim lokacijama na kojim se na snimicima ozonske rupe uočavaju najniže vrijednosti sadržaja ozona, balonska mjerenja pokazuju da je hemijska destrukcija ozona po vertikali od nekoliko kilometara skoro potpuna. Antarktička ozonska rupa 4 oktobar Ukupni ozon (Dobsonove jedinice) Slika P11-1 Antarktička ozonska rupa. Prikazane su vrijednosti ukupnog sadržaja ozona na velikim južnim geografskim širinama, izmjerene satelistkim instrumentom. Tamno plava i ljubičasta područja iznad antarktičkog kontinenta prikazuju intenzivno propadanje ozona ili ozonsku rupu koja se sad javlja svakog proljeća. Mimimalne vrijednosti ukupnog ozona unutar ozonske rupe su blizu 100 Dobsonovih jedinica (DU), dok su normalne proljetne vrijednosti oko 200 DU (vidjeti P4). U toku kasnog antarktičkog proljeća i ranog ljeta (novembar-decembar) ozonska rupa na satelitskim snimcima nestaje kako zrak osiromašen ozonom biva potisnut i pomiješan sa zrakom bogatim ozonom koji iz okolnih područja dospijeva u polarno područje. 22

27 Slika P11-2 Značajke antarktičke ozonske rupe. Prikazane su vrijednosti ključnih parametara antarktičke ozonske rupe: područje obuhvaćeno linijom 220 DU i minimalna ukupna količina ozona utvrđena osmatranjima iz svemira. Uzimaju se prosječne vrijednosti za svaku godinu kod datuma maksimalnog uništavanja ozona. Područja ozonskih rupa se upoređuju sa površinama kontinenata na gornjem panelu. Intenzitet propadanja ozona postepeno se povećao početkom tih. U toku tih propadanje se odvijalo prilično konstantim tempom, osim anomalijski niskog propadanja zabilježenog godine (vidjeti P11 uokvireni dio). Intenzitet propadanja antarktičkog ozona će opadati kao rezultat procesa obnavljanja ozona (vidjeti P19 i P20). Balonska mjerenja prikazana na Slici P11-3 su primjer takvog propadanja ozona iznad Južnog pola Antarktika kakvo je zabilježeno 2. oktobra Vertikala totalnog uništenja dužine (visine) km u profilu odgovara području najnižih zimskih temperatura i najvećeg sadržaja hlor monoksida (ClO). Prosječni profili Južnog pola za decenije i (vidjeti Sliku P11-3) pokazuju koliko su reaktivni halogeni gasovi promijenili Ozonski omotač. U toku godine Ozonski omotač je bio jasno uočljiv u prosjeku profila za mjesec oktobar, sa maksimumom od skoro 16 kilometara. S druge strane, u toku tih godina minimalne prosječne vrijednosti u središtu Ozonskog omotača su opale za 90% u odnosu na ranije vrijednosti. Dugoročne promjene ukupnog sadržaja ozona. Niske zimske temperature i uslovi izolacije javljaju se svake godine u antarktičkoj stratosferi, ali je značajno uništenje ozona u toku proljeća evidentno svake godine tek od ranih tih. Ranijih godina količine raktivnih halogenih gasova u stratosferi su bile nedovoljne za izazivanje značajnog propadanja ozona. Za utvrđivanje promjena intenziteta uništavanja ozona u području oba pola u toku zadnje tri decenije mogu se koristiti rezultati satelitskih mjerenja. Promjene u površinama ozonske rupe i minimalnim količinama antarktičkog ozona prikazane su na Slici P11-2. Uništenje se intenziviralo od 1980., da bi postalo prilično stabilno u toku tih i ranih tih godina, sa izuzetkom godine (vidjeti uokvireni dio P11). Vrijednosti ukupnog sadržaja ozona iznad antarktičkog područja u toku kasne zime/ranog proljeća bile su u skladu s ovim trendovima (Slika P12-1). Prosječne vrijednosti su konstantno opadale u toku 1980-tih i tih, dosežući minimum koji je bio za 37% niži u odnosu na godine prije pojave ozonske rupe ( ). Promjene prosječnih vrijednosti od godine do godine odražavaju varijacije meteoroloških uslova, a koji utiču na intenzitet pojave niskiih polarnih temperatura i prenos zraka u i iz antarktičke stratosfere u tiku zime (vidjeti Sliku P11 uokvireni dio). Međutim, manje-više cjelokupno propadanje ozona u antarktičkom području zadnjih godina pripisuje se hemijskom uništenju od strane reaktivnih halogenih gasova. Obnavljanje ozona u toku proljeća. Propadanje antarktičkog ozona se odvija prvenstveno u toku kasne zime/ranog proljeća. Kasnije, u toku proljeća, temperature polarne stratosfere rastu, pri čemu se prekidastvaranje PSO, kao i najefikasniji hemijski ciklusi koji uništavaju ozon (P10). Prenos zraka između polarne stratosfere i nižih nadmorskih visina takođe se vremenom intenzivira, čime se prekida zimska izolacija. Ovo omogućava da zrak obogaćen ozonom bude prenesen do polarnih područja i potisne zrak u kome je sadržaj ozona znatno smanjen. Potisnuti zrak se na nižim nadmorskim visinama miješa sa zrakom koji je bogatiji ozonom. Kao rezultat ovoga, ozonska rupa nestaje do mjeseca decembra i količine ozona iznad Antarktika ostaju normalne do sljedeće zime. 23

28 Propadanje polarnog ozona Slika P11-3 Raspodjela arktičkog i antarktičkog ozona. Stratosferski ozonski omotač nalazi se na udaljenosti od oko 10 do 50 km od površine Zemlje. Dugoročna praćenja ozonskog omotača nalonskim instrumentima omogućavaju poređenje antarktičkog i arktičkog područja u zimskim uslovima. Na Južnom polu Antarktiku halogeni gasovi uništavaju ozon u Ozonskom omotaču od tih godina. Prije toga, prisustvo Ozonskog omotača je bilo evidentno, kao što je na ovoj slici prikazano uz upotrebu prosječnih vrijednosti ozona zabilježenih balonskim praćenjem između i godine. U skorije vrijeme, kao što je ovdje prikazano za 2. oktobar 2001., ozon bva potpuno uništen između 14.-tog i 20.-tog kilometra vertikale u toku antarktičkog proljeća. Prosječne oktobarske vrijednosti u Ozonskom omotaču sad su smanjene za 90% u odnosu na vrijednosti prije Arktički Ozonski omotač je još uvijek pristuan u toku proljeća, kao što je prikazano prosječnim martovskim profilom zabilježenim iznad Finske između i godin. Međutim, martovske vrijednosti ozona u području Arktika u toku nekih godina su često ispod normalnih prosječnih vrijednosti, kao što je ovdje prikazano za 30. mart U toku takvih godina zimske temperature su generalno ispod temperatura formiranja PSO u dužim periodima. Sadržaj ozona je prikazan uz upotrebu jedinice mili-pascala (mpa), kao mjere apsolutnog pritiska (100 miliona mpa = atmosferski pritisak na nadmorskoj visini 0). 24

29 Anomalija Ozonske rupe godine godine Ozonska rupa je poprimila karakteristike koje su iznenadile naučnike. Oni su to smatrali anomalijom, jer je Ozonska rupa zauzimala daleko manju površinu posmatrano iz svemira, uz daleko niži stepen propadanja ozona u poređenju sa prethodnim godinama, što je izmjereno određivanjem minimalnih količina ozona po vertikali (vidjeti Sliku P11 uokvireni dio).površina Ozonske rupe i minimalne vrijednosti sadržaja ozona dokumentovane za godinu jasno se razlikuju od onoga što je zabilježeno za ostale godine (Slika P11-2). Manja površina Ozonske rupe bila je neočekivana za ovu godinu, jer nisu bile očekivane značajne varijacije uslova u kojima ozon propada niskih temperatura i raspoloživosti reaktivnih halogenih gasova. Propadanje ozona je zabilježeno u toku augusta i septembra godine, ali se Ozonska rupa u toku zadnje sedmice septembra razdvojila na dva dijela. Propadanje ozona u ova dva dijela (područja) bilo je znatno manje nego što je zabilježeno unutar ozonskih rupa i godine, ali je ipak bilo još uvijek znatno veće nego u toku ranih tih godina. Ovo anomalijsko ponašanje u toku godine bilo je rezultat specifičnih kretanja atmosferskog zraka koje se ponekad javlja u polarnim područjima, a ne smanjenja količina reaktivnog hlora i broma u antarktičkoj stratosferi. Antarktička stratosfera je zagrijana vrlo jakim, velikim meteorološkim sistemima godine koji su poticali iz donjih dijelova atmosfere (troposfere) srednjih geografskih širina u toku kasnog septembra. Krajem septembra antarktičke temperature su generalno vrlo niske (vidjeti P10) i tempo uništavanja ozona je blizu maksimuma. Ovi troposferski sistemi su se kretali prema polu i naviše u stratosferu, narušavajući tako strujanje vjertrova oko pola i zagrijavajući donje dijelove stratosfere, gdje se odvijalo uništavanje ozona. Neuobičajeno veliki uticaj ovih poremećaja za vrijeme kritičnog perioda gubitka ozona smanjio je ukupni gubitak u toku godine. Otopljenje u toku godine je bilo bez presedana u dotadašnjim meteorolološkim praćenjima Antarktika. Pojave otopljavanja se teško mogu predvidjeti zbog kompleksnosti uslova koji do njih dovode. U periodu ponovo se odvijalo znatno propadanje antarktičkog ozona, na način sličan onom koji je dokumentovan od sredine tih do godine (Slike P11-uokvireni dio i P11-2). Visok stepen propadanja ozona koji je zabilježen od sredine tih, sa izuzetkom godine, očekuje se i u narednim godinama. Značajno, konstantno smanjenje propadanja antarktičkog ozona zahtijeva uklanjanje gasova izvora halogena iz stratosfere (vidjeti P19 i P20). Antarktička ozonska rupa 24 Septembar Septembar Septembar Ukupni ozon (Dobsonove jedinice) Slika P11 uokvireni dio. Anomalija Ozonske rupe godine. Snimci antarktičke Ozonske rupe načinjeni iz svemira 24. septembra svake od tri uzastopne godine. Rupa se podijelila i i izdužila godine, uz smanjenje ukupnog propadanja ozona te godine u odnosu na i Anomalijsko propadanje godine se pripisuje ranom otopljavanju polarne stratosfere izazvanom zračnim poremećajima koji su poticali iz sredniih geografskih širina, a ne značajnim promjenama količina reaktivnog hlora i broma u stratosferi Antarktika. 25

30 PITANJE 12: Propada li ozonski omotač u području Arktika? Da, u toku kasne zime/ranog proljeća nekih godina (januar-april) dolazi do značajnog propadanja ozonskog omotača iznad Arktika. Međutim, maksimalno propadanje je ovdje manje nego što je uočeno iznad Antarktika, te je više varijabilno iz godine u godinu. Velika i uvijek iznova formirana Ozonska rupa, kao što je to slučaj u stratosferi iznad Antarktika, ne javlja se iznad Arktika. Značajno propadanje ozona u stratosferi Arktika javlja se u toku hladnih zima zbog prisustva reaktivnih halogenih gasova. Ovo propadanje je, međutim, znatno manjeg intenziteta nego što je to slučaj u toku svake antarktičke zime i proljeća. Iako propadanjem ozona u području Arktika ne biva formirana trajna ozonska rupa, primijećeno je propadanje ozona po vertikalnim profilima i u dugoročnim prosječnim vrijednostima polarnog ozona. Vertikalni profili arktičkog ozona. Arktički ozon se mjeri mnoštvom instrumenata (vidjeti P5), kao i u slučaju antarktičkog ozona (vidjeti P11). Ovi instrumenti pokazuju promjene unutar Ozonskog omotača i to u području vertikale sa najvećim sadržajem ozona u stratosferi. Slika P1 1-2 prikazuje primjer rezultata balonskih mjerenja profila propadanja ozona u području Arktika 30. marta godine, prikazanih u poređenju sa rezultatima istovremeno zabilježenim u Antarktiku. Proljetni profil 30. marta pokazuje daleko manje propadanje ozona nego što je zabilježeno kod proljetnog profila Antarktika, 2. oktobra. Generalno, određeno smanjenje Ozonskog omotača u području Arktika se javlja svake kasne zime/ranog proljeća. Međutim, u području Arktika se svake godine ne javlja potpuno propadanje ozona u širokom vertikalnom rasponu, kao što je slučaj u stratosgeri Antarktika. Dugoročne promjene ukupne količine ozona. Satelitska i zemaljska praćenja se mogu koristiti i za utvrđivanje prosječnog ukupnog sadržaja ozona u području Arktika u zadnje tri decenije, pri čemu se rezultati radi poređenja mogu prikazivati uporedo sa onim koji se odnose na područje Antarktika (vidjeti Sliku P12-1). Smanjenje količina ozona u odnosu na prosječne vrijednosti zabilježene prije pojave Ozonske rupe ( ) je u području Arktika uočeno u toku ranih tih godina, u vrijeme kad su se slične promjene odvijale i u području Antarktika. Smanjenje je dostizalo maksimalne vrijednosti od oko 30%, ali je od sredine tih ipak ostalo stalno manje od smanjenja zabilježenog u području Antarktika. Promjene prosječnih vrijednosti količina ozona u području arktika i Antarktika zabilježene iz godine u godinu reflektiraju godišnje varijacije meteoroloških uslova koji imaju uticaja na niske polarne temperature i prenos zraka u i iz polarne stratosfere. Uticaj ovih varijacija je generalno veći u području Arktika nego u području Antarktika. Slika P12-1. Prosječne vrijednosti polarnog ozona, Ukupan sadržaj ozona u polarnim područjima se mjeri kvalitetno baždarenim instrumentima. Ovdje je prikazana uporedba prosječnih proljetnih vrijednosti ukupnog ozona zabilježenih između i (pune i crtkane crvene linije) i vrijednosti zabilježenih drugih godina. Svaka tačka predstavlja mjesečni prosjek u toku oktobra za Antarktik i marta za Arktik. Nakon godine je zabilježeno znatno propadanje ozona u toku većine godina u području Arktika, te svake godine u području Antarktika. Najveće prosječno propadanje se u području Antarktika javlja se od godine. Promjene u pogledu sadržaja ozona su rezultat kombinacije hemijskog uništenja i prirodnih varijacija. Varijacije meteoroloških uslova utiču na promjene u propadanju iz godine u godinu, naročito u području Arktika. U suštini, najveći dio opadanja količina ozona u području Arkika i svo propadanje u području Antarktika se pripisuju hemijskom uništenju koje izazivaju reaktivni halogeni gasovi. Prosječne ukupne vrijednosti ozona iznad Arktika su prirodno više na početku svake zime, jer svake zime veće količine ozona bivaju pomjerene prema sjevernoj hemisferi nego prema južnoj. 26

31 Arktik naspram Antarktika. Stratosfera u toku zime u području Arktika generalno je toplija nego što je to slučaj u području Antarktika (vidjeti Sliku P10-1). Više temperature smanjuju stvaranje polarnih stratosferskih oblaka (PSO), što usporava konverziju reaktivnih hlornih gasova i formiranje ClO, što u konačnici smanjuje propadanje ozona (vidjeti P10). Pored ovoga, temperaturni i uslovi puhanja vjetrova su mnogo promjenjiviji u području Arktika nego u području Antarktika, kako od zime do zime, tako i unutar jedne zime. Velike razlike iz godine u godinu se u području Arktika javljaju u pogledu minimalnih temperatura i trajanja temperatura formiranja PSO u toku ranog proljeća. U manjem broju zima u području Arktika minimalne temperature nisu dovoljno niske za nastanak PSO. Kombinacija ovih faktora uzrokuje i varijacije u stepenu propadanja ozona u području Arktika iz godine u godinu, pri čemu u toku nekih zima nivo propadanja ozona biva nizak ili do propadanja ni ne dolazi. Kao i u području Antarktika, propadanje ozona u području Arktika se odvija u toku kasne zime/ranog proljeća. U toku proljeća temperature donjih dijelova stratosfere porastu, pri čemu dolazi do prekidanja stvaranja PSO, kao i hemijskih ciklusa koji najefikasnije uništavaju ozon. Posljedično kretanje zraka bogatog ozonom prema arktičkoj stratosferi pomjera zrak osiromašen ozonom. Kao rezultat toga, sadržaj ozona u Ozanskom omotaču se vraća na skoro normalne vrijednosti do sljedeće zime. Visok sadržaj ukupnog arktičkog ozona. Postoji značajna razlika između sjeverne i južne hemisfere u načinu kretanja stratosferskog zraka bogatog ozonom prema polarnim područjima manih geografskih širina u toku jeseni i zime. U sjevernoj stratosferi kretanje zraka bogatog ozonom prema polu i nadole je intenzivnije. Kao rezultat ovoga, na početku svake zime ukupne količine ozona u području Arktika su znatno veće nego u području Antarktika (vidjeti Sliku P12-1). 27

32 PITANJE 13: Koliko je intenzivno propadanje globalnog Ozonskog omotača? Ozonski omotač postepeno propada od i trenutno je oko planete manji za oko 4%. Prosječno propadanje premašuje prirodne varijacije Ozonskog omotača.gubitak ozona je vrlo mali u podučju ekvatora i raste sa povećanjem geografske širine prema polovima. Veće polarno propadanje je prvenstveno rezultat uništavanja ozona koje se odvija u toku kasne jeseni/ranog proljeća svake godine. Količine stratosferskog ozona se smanjuju od tih godina. Propadanje, koje je u periodu imalo prosječnu vrijednost od 4% (vidjeti Sliku P13-1), veće je od prirodnih varijacija ozona. Zabilježene vrijednosti prikazane na Slici P13-1 su umanjene za redovne sezonske i solarne efekte (vidjeti P14). Povećanje sadržaja reaktivnih halogenih gasova u stratosferi se smatra glavnim uzrokom propadanja. Najniže ozonske vrijednosti zadnjih godina zabilježene su nakon erupcije vulkana Pinatubo, što je rezultiralo povećanim brojem čestica sa sadržajem sumpora u stratosferi. Ovakve čestice ostaju u stratosferi i po nekoliko godina, pri čemu efikasnost reaktivih gasova u uništavanju ozona biva povećana (P14). Uočeno propadanje ozona značajno varira sa promjenom geografske širine (vidjeti Sliku P13-1). Najveći gubici se javljaju u području najvećih južnih geografskih širina, a rezultat su teških gubitaka ozona iznad Antarktika u toku kasne zime/ranog proljeća. Po intenzitetu sljedeći najveći gubici su uočeni u sjevernoj hemisferi, a uzrokovani su dijelom gubicima u toku kasne zime/ranog proljeća u području Antarktika. Zrak sa smanjenim sadržajem ozona iznad oba polarna područja biva odnešen od polova za vrijeme svake sezone zima/proljeto. Propadanje ozona se javlja i direktno na georafskim širinama između ekvatora i polarnih područja, ali je manje zbog manjeg prisustva reaktivnih halogenih gasova (P8). Slika P13-1. Globalne promjene ukupnog ozona. Satelitska praćenja pokazala su smanjenje vrijednosti ukupnog-globalnog ozona u periodu dužem od dvije decenije. Gornji grafik prikazuje usporedbu godišnjih prosječnih vrijednosti globalnog ozona sa prosjekom za period Solarni i efekti godišnjih doba su izuzeti iz razmatranja. U prosjeku, globalne količine ozona su se smanjivale svake godine od do ranih tih. Ovaj trend se dodatno pogoršao u toku nekoliko godina nakon erupcije vulkana Pinatubo godine, kada je vulkanski aerosol ostao u stratosferi. Trenutno su globalne količine ozona za oko 4% manje od prosjeka Donji grafik prikazuje usporedbu ozonskih promjena između i na različitim geografskim širinama. Najveće smanjenje se odvijalo na najvećim geografskim širinama obje hemisfere zbog velikog propadanja ozona u polarnim područjima. Gubici u južnoj hemisferi su veći nego u sjevernoj hemisferi zbog pojave antarktičke Ozonske rupe. Dugoročne promjene u tropskim područjima su daleko manje zbog manjeg prisustva reaktivnih halogenih gasova u donjim dijelovima tropske stratosfere. A v e 28

33 Tropska područja. U tropskim područjima je zabilježeno malo ili nikakvo propadanje ukupnog ozona (između 20 sjeverne geografske širine i južno od ekvatora na slici P13-1). U ovo područje donjeg dijela stratosfere zrak je donesen iz donjih dijelova atmosfere nedavno, tj. periodu manjem od 18 mjeseci. Kao rezultat toga, konverzija gasova izvora halogena u reaktivne halogene gasove je vrlo mala. Zbog malih količina reaktivnih halogenih gasova, ukupno propadanje ozona u ovom području je vrlo malo. Nasuprot tome, zrak u polarnim područjima se u stratosferi zadržava u prosjeku 4 do 7 godina, pa je zbog toga i prisustvo reaktivnih halogenih gasova mnogo veće. Sezonske promjene. Veličina globalnog propadanja ozona takođe zavisi od godišnjeg doba. U poređenju sa prosječnim vrijednostima zabilježenim , ukupan sadržaj ozona u periodu je bio za oko 3% niži u podučju srednjih sjevernih geografskih širina (35 N-60 N) i za oko 6% niži u srednjim južnim geografskim širinama (35 S-60 S). Promjenjivost kao funkcija godišnjeg doba takođe se razlikuje u dvije hemisfere. U toku perioda ljeto/jesen, smanjenje ukupnih količina ozona iznosi oko 2% u sjevernoj i 5% u južnoj hemisferi. U toku zime/proljeća, propadanje ozona iznosi 5-6% u obje hemisfere. 29

34 PITANJE 14: Da li promjene na Suncu i vulkanske erupcije utiču na Ozonski omotač? Da, faktori poput promjene sunčeve radijacije, kao i pojava stratosferskih čestica nakon vulkanskih erupcija utiču na Ozonski omotač. Međutim, nijedan od ova dva faktora ne objašnjava prosječno smanjenje globalnih količina ozona zabilježeno u toku zadnje dvije decenije. Ako dođe do velikih vulkanskih erupcija u narednim decenijama, opadanje količina ozona će se nastaviti u periodu od nekoliko godina nakoj erupcije. I promjene u sunčevoj radijaciji i povećanje stratosferskog sadržaja čestica nastalih pri vulkanskim erupcijama utiču na količine ozona u stratosferi, ali nisu izazvale dugoročna smanjenja ukupnog sadržaja ozona. Solarne promjene. Stvaranje stratosferskog ozona inicira se ultraljubičastom (UV) radijacijom koja dolazi od Sunca (vidjeti Sliku P2-1). Kao rezultat, povećannje intenziteta sunčeve radijacije izaziva i povećanje količine ozona u zemljinoj atmosferi. Intenzitet Sunčeve radijacije i broj sunčevih pjega variraju u okviru dobro poznatog 11-godišnjeg sunčevog ciklusa. Praćenja za vrijeme nekoliko sunčevih ciklusa (od tih) pokazala su da ukupne globalne količine ozona tipično variraju za 1-2% između maksimuma i minimuma pojedinih ciklusa. Promjene intenziteta sunčevog zračenja talasne dužine 10,7 cm, iako mnogo veće od promjena ukupnog zračenja Sunca, često se koriste za prikazivanje perioda maksimaln minimalnog ukupnog zračenja (vidjeti Sliku P14-1). Maksimalne vrijednosti intenziteta sunčevog zračenja odvijale su se oko 1969., 1980., i godine godine se intenzitet zračenja Sunca smanjivao prema minimumu. U toku zadnje dvije decenije, prosječan ukupni sadržaj oko planete se smanjio. Zadnjih godina su zabilježene vrijednosti propadanja na nivou oko 4% vrijednosti prije (vidjeti Sliku P14-1). Prikazane vrijednosti ozona predstavljaju tromjesečne prosjeke korigovane (umanjene) za efekte godišnjih doba, ali ne i za sunčeve efekte. Solarni ciklus, globalni ozon i vulkanske erupcije Slika P14-1 Solarne promjene i vulkani. Ukupne vrijednosti ozona su se počele smanjivati od ranih tih (srednji grafik). Prikazane su prosječne vrijednosti ozona u toku tromjesečnog perioda, korigovane za uticaje godišnjih doba. Ulazno sunčevo zračenje, koje stvara ozon u stratosferi, mijenja se u toku dobro poznatog 11- godišnjeg ciklusa. Količina sunčeve radijacije talasne dužine 10,7 cm često se koristi za dokumentovanje 11- godišnjeg ciklusa (gornji grafik). Usporedba gornjeg i srednjeg grafika ukazuje na to da cikličke promjene sunčevog zračenja ne mogu biti uzrok dugoročnog smanjenja količina ozona. U periodu često je dolazili do vulkanskih erupcija. Najveće u skorije vrijeme bile su El Chichon (1982.) i Pinatubo (1991.), što je prikazano crvenim strelicama na donjem grafiku. Velike vulkanske erupcije se mogu pratiti preko smanjenja prolaska sunčeve radijacije prema zemljinoj površini zbog nastanka novih čestica u stratosferi koje potiču od emisija sumpora iz vulkana (donji grafik). Ove čestice samo privremeno povećavaju propadanje ozona, jer ne ostaju u stratosferi duže od nekiliko godina. Usporedba srednjeg i donjeg grafika ukazuje da se velike vulkanske erupcije ne mogu smatrati odgovornim za dugoročno smanjenje količina ukupnog globalnog ozona. 30

35 Promjene sunčeve radijacije u toku istog perioda prate očekivani 11-godišnji ciklus, ali se ne uočava opadanje. Zbog ovoga, dugoročno smanjenje količina globalnog ozona ne može biti rezultat samih promjena sunčeve radijacije. Većina istraživanja dugoročnih promjena ozona prezentirane u ovoj i prethodnim međunarodnim naučnim ocjenama kvantitativno uzimaju u obzir uticaj 11-godišnjeg sunčevog ciklusa. Vulkanske aktivnosti u prošlosti. Velike vulkanske erupcije izbacuju sumporne gasove direktno u stratosferu, uslijed čega dolazi do stvaranja novih sulfatnih čestica. Čestice nastaju u stratosferi iznad i u pravcu puhanja vjetrova od vulkana, te se često rašire po cijeloj hemisferi ili globalno kako zrak biva nošen stratosferskim vjetrovima. Prisustvo vulkanskih čestica u stratosferi je utvrđeno praćenjima prolaska sunčeve svjetlosti kroz atmosferu. Kad su u atmosferi prisutne velike količine čestica, značajno se smanjuje prolazak sunčevog zračenja. Velike erupcije El Chichon (1982.) i Pinatubo (1991.) su bili nedavni primjeri smanjenja prolaska sunčevog zračenja (vidjeti Sliku P14-1). Laboratorijska mjerenja i praćenja stratosfere pokazala su da hemijske reakcije na površinama čestica nastalih pri vulkanskim erupcijama intenziviraju uništavanje ozona povećanjem količina visokoreaktivnog gasa hlor monoksida (ClO) Količine ClO koja nastaje proporcionalna je ukupnom sadržaju reaktivnog hlora u stratosferi (vidjti Sliku P16-1). Propadanje ozona povećava se kao posljedica povećanja količina ClO. Najskorija velika erupcija je bila ona koja se desila na planini Pinutabo, a rezultirala je 10-strukim povećanjem boja čestica na kojima se mogu odvijati površinske reakcije. I El Chichon i Pinatubo su intenzivirali globalno propadanje ozona u toku od nekoliko godina (vidjeti Sliku P14-1). Međutim, nakon nekoliko godina, efekat uzrokovan vulkanskim česticama se smanjio uslijed postepenog uklanjanja čestica iz stratosfere prirodnim strujanjima zraka. Zbog ovog uklanjanja čestica, dvije velike vulkanske erupcije nisu se mogle smatrati odgovornim za dugoročna smanjenja količina ozona uočena u istom periodu. Buduće vulkanske aktivnosti. Praćenja i modeliranje atmosfere ukazuju da su rekordno niski nivoi ozona zabilježeni bili rezultat velikog broja čestica nastalih u toku erupcije planine Pinatubo, u kombinaciji sa relativno velikim količinama reaktivnih halogenih gasova u stratosferi u toku tih. Da se erupcija planine Pinatubo desila prije 1980., promjene globalnog ozona bile bi mnogo manje nego što je zabilježeno zbog toga što su količine raktivnih halogenih gasova u atmosferi bile manje. U ranim decenijama 21. vijeka sadržaj gasova izvora halogena u globalnoj atmosferi će još uvijek biti značajan (Slika P16-1). Ukoliko dođe do velikih vulkanskih erupcija u toku ovih decenija, propadanje ozona će rasti u periodu od nekoliko godina. U slučaju erupcije veće od one koja se desila na planini Pinatubo, gubici ozona bi mogli biti veći i dugotrajniji nego što je ranije zabilježeno. Tek kasnije u toku 21. vijeka, kad količine halogenih gasova padnu do vrijednosti kakve su zabilježene prije 1980., uticaj vulkanskih erupcija će biti manji. 31

36 IV. KONTROLA NAD GASOVIMA KOJI OŠTEĆUJU OZON PITANJE 15: Postoji li regulativa o proizvodnji gasova koji uništavaju ozon? Da, proizvodnja gasova kojiuništavaju ozon je regulirana međunarodnim sporazumom iz 1987.godine poznatim kao Montrealski protokol o supstancama koje ostećuju Ozonski omotač., te njegovim naknadnim izmjenama i dopunama. Ovaj protokol, do sada ratificiran od strane više od 190 zemalja, uspostavlja zakonski obavezujuću kontrolu proizvodnje i potrošnje gasova koji uništavaju ozon unutar zemalja. Proizvodnja i potrošnja svih ključnih gasova sa sadržajem halogena u razvijenim i zemljama u razvoju će biti značajno smanjena prije sredine 21. vijeka. Montrealski protokol godine u Beču je od strane 20 zemalja potpisana tzv. Bečka konvencija o zaštiti Ozonskog omotača. Zemlj potpisnice su se usaglasile da poduzmu odgovarajuće mjere za zaštitu Ozonskog omotača od antropogenih aktivnosti. Bečka konvencija je podržala istraživaja, razmjenu informacija i buduće protokole. Kao odraz narastajuće zabrinutosti, godine je potpisan Montrealski protokol o supstancama koje oštećuju Ozonski omotač, a nakon ratifikacije od pojedinih zemalja, stupio je na snagu godine. Ovaj Protokol je kako za razvijene, tako i za zemlje u razvoju, uspostavio zakonski obavezujuću kontrolu proizvodnje i potrošnje gasova izvora halogena za koje je poznato da uništavaju ozon. Potrošnja halogenskog gasa od strane neke zemlje po definiciji je razlika ukupne proizvodnje i uvoza s jedne, te izvoza ovih supstanci s druge strane. Slika P15-1. Efekat Montrealskog protokola. Svrha Montrealskog protokola je da se postigne smanjenje sadržaha hlora i broma u stratosferi. Ovo smanjenje proističe iz ograničenja proizvodnje i potrošnje proizvedenih gasova izvora halogena. Projekcije budućih vrijednosti efektivnog stratosferskog ozona (vidjeti P16) su prikazane na gornjem grafiku pretpostavljajući (1) scenario bez Protokla, (2) samo primjenu izvornih odredbi Protokola iz 1987., te (3) primjenu kasnijih-dodatnih izmjena i dopuna Protokola. Imena gradova i godine označavaju gdje i kada su izmjene izvornog Protokola iz godine dogovorene. Vrijednost efektivnog stratosferskog hlora koja se ovdje koristi odražava zbirni efekat gasova hlora i broma. Bez Protokola, sadržaj stratosferskih halogenih gasova bi znatno porastao u toku 21. vijeka. Linija nultih emisija pokazuje hipotetski scenario kod kojeg bi sve emisije bile smanjene na nulu počev od godine. Donji grafik prikazuje kako bi broj slučajeva raka kože (vidjeti P17) mogao porasti bez regulatornih ograničenja, kao i kako bi mogao biti smanjen primjenom odredbi Montrealskog protokola (jedinica PPT parts per trillion definirana je tekstu ispod Slike P7-1). 32

37 Izmjene i dopune. Sa naučnim dokazivanjem propadanja ozona nakon godine, te pojavom zamjenskih supstanci za gasove izvore halogena, Montrealski protokol je dodatno ojačan izmjenama i dopunama. Ove izmjene su obuhvatile dodatne supstance, ubrzale primjenu postojećih kontronih mjera, u skladu sa propisanim datumima za prestanak proizvodnje i potrošnje određnih gasova. Protokol je izvorno zahtijevao da se samo uspori proizvodnja CFC (hlorofluorougljikovodika) i tzv. halona. Londonskim izmjenama (amandmanima) protokola iz godine zatraženo je da se prekine proizvodnja i potrošnja za ozon najštetnijih supstanci, u razvijenim zemljama do 2000., a u zemljama u razvoju do godine. Izmjene (amandmani) iz Kopenhagena ubrzali su proces napuštanja proizvodnje i potrošnje za razvijene zemlje uvođenjem novog roka, godinu. Dodatne konrolne mjere za supstance koje oštećuju Ozonski omotač su usaglašene na kasnijim sastancima u Beču (1995.), Montrealu (1997.) i Pekingu (1999.). Projekcije Montrealskog protokola. Buduće količine efektivnog stratosferskog hlora (vidjeti P16) se mogu izračunati na osnovu odredbi Montrealskog protokola. Koncept efektivnog stratosferskog hlora odražava zbirni efekat gasova sa sadržajem hlora i broma na ozon. Na Slici P15-1 prikazani su rezutati za sljedeće scenarije: Bez Montrealskog protokola, uz nastavljen godišnji porast proizvodnje od 3%, Nastavljena proizvodnja i potrošnja kako je bilo dozvoljeno izvornim odredbama Montrealskog protokola iz 1987., Ograničena proizvodnja i potrošnja u skladu sa kasnijim dopunama i izmjenama usvojenim u Londonu 1990., Kopenhagenu i Pekingu 1999., Potpun prestanak emisija gasova koji oštećuju Ozonski omotač sa početkom godine. U svakom od ovih slučajeva (scenarija), pretpostavljeno je da proizvodnja dotičnih gasova rezultira kasnijom emisijom u atmosferu. Bez Montrealskog protokola, sa nastavljenom proizvodnjom i upotrebom CFC-a i drugih gasova koji oštećuju Ozonski omotač, projicirano je udesetorostučenje efektivnog stratosferskog hlora do sredine 205.-tih u poređenju sa vrijednošći iz Tako visoke vrijednosti bi vjerovatno izazvale globalno propadanje ozona daleko veće nego što je to trenutno slučaj. Uslijed toga, dospijevanje UV-B zraka do zemline površine bi se takođe znatno povećalo, što bi u konačnici dovelo do povećanja broja slučajeva raka kože (vidjeti P17 i donji grafik na Slici P15-1). Odredbe Montrealskog protokola kakve su izvorno bile godine bi tek usporile ovaj proces za jednu do dvije decenije u toku 21. vijeka. Tek izmjenama (amandmanima) iz Kopenhagena (1992.) se projekcijama predviđa smanjenje budućih vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora. Sada, uz potpunu primjenu odredbi Montrealskog protokola i njegovih dopuna i izmjena, upotreba gasova koji oštećuju ozonski omotač antropogenog porijekla će u konačnici prestati i vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora će opadati, dostižući sredinom 21. vijeka nivo od prije godine (vidjeti P16). Nulte emisije. Vrijednosti efektivnog hlora u predstojećim decenijama će biti u funkciji emisija tada proizvedenih gasova izvora halogena, kao i emisija gasoca koji su sada u upotrebi ili se skladište na različite načine. Primjeri dugoročnog skladištenja su npr. CFC sadržani u rashladnoj tehnici i pjenama, kao i haloni u protupožarnoj opremi. Nastavak proizvodnje i potrošnje određenih količina gasova koji oštećuju Ozonski omotač je dozvoljena, naročito u slučaju zemalja u razvoju. Kao mjera doprinosa ovih nastavljenih emisija vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora, slučaj nultih emisija je prikazan na Slici P15-1. U ovom hipotetičkom slučaju, sve emisije supstanci koje oštećuju Ozonski omotač imaju nultu vrijednost od nadalje. Smanjenje vrijednosti efektivnog stratosferskog ozona ispod vrijednosti predviđenih sporazumom iz Pekinga (1999.) tada bi bilo relativno malo. Zamjenski gasovi HCFC. Montrealski protokol dozvoljava prelaznu upotrebu hidrohlorofluorougljika (HCFC) kao zamjenske supstance za glavne gasove izvore halogena, kao što je CFC-12. HCFC-i se hemijski razlukuju od većine gasova izvora halogena po tome što sadrže atom vodika (hidrogena - H) pored hlora i fluora. HCFC-i se koriste u rashladnoh tehnici, u proizvodnji pjena, te kao rastvarači, što su bile primarne oblasti primjene CFC-a. HCFC-i su za 88% do 98% manje efikasni u uništavanju stratosferskog ozona od CFC-12, jer bivaju hemijskim putem uklonjeni već u troposferi (vidjeti P18). Ovo uklanjanje dijelom štiti stratosferski ozon od halogena sadržanih u HCFC. Nasuprot tome, CFC-i i mnogi drugi gasovi izvori halogena su hemijski inertni u troposferi, pa dospijevaju u stratosferu bez značajnog uklanjanja. Obzirom da i HCFC ipak doprinose sadržaju hlora u stratosferi, Monteralski protokol zahtijev apostepeno isključivanje iz upotrebe HCFC-a u razvijenim i zemljama u razvoju do godine. Zamjenski gasovi HFC. Hidrofluorokarboni (HFC) se takođe koriste kao zamjena za CFC-e i druge gasove izvore halogena. HFC-i sadrže samo atome vodika (hidrogena), fluora i ugljika. Obzirom da HFC-i ne sadrže hlor ili brom, ne doprinose uništavanju ozona (vidjeti P18). Zbog toga Montrealski protokol ne ograničava upotrebu HFC. Međutim, HFC-i (kao i svi gasovi izvori halogena) akumulacijom u atnosferi doprinose antropogeno izazvanim promjenama klime (vidjeti P18). HFC-i su na listi gasova Kyoto protokola Okvirne konvencije UN o klimatskim promjenama (UNFCCC). 33

38 PITANJE 16: Da li je Montrealski protokol do sada bio uspješan u smanjenju sadržaja gasova koji oštećuju Ozonski omotač u atmosferi? Da, kao rezultat Montrealskog protokola, ukupni sadržaj gasova koji oštećuju Ozonski omotač u atmosferi se počeo smanjivati. Ako zemlje svijeta nastave poštivati odredbe Montrealskog protokola, smanjivanje će se nastaviti tokom 21. vijeka. Sadržaj pojedinih gasova, kao što su haloni i hidrofluorokarboni (HCFC-i), u atmosferi još uvijek se povećava, ali će početi opadati u narednim decenijama ukoliko se i dalje bude poštivao Protokol. Sredinom vijeka efektivni sadržaj gasova koji oštećuju Ozonski omotač bi se trebao smnjiti na nivo kakav je bio prije nego se počela stvarati antarktička Ozonska rupa ranih tih godina. Efektivni stratosferski hlor. Montrealski protokol se pokazao uspješnim u usporavanju i obrtanju trenda porasta količina gasova koji uništavaju ozon (gasovi izvori halogena) u atmosferi. Važma mjera njegovog uspjeha je promjena vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora. Vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora su mjera potencijala za uništavanje ozona u stratosferi, uzimajuću u obzir količine svih gasova hlora o broma uz primjenu određenih podešavanja. Ova podešavanja se odnose na na različit tempo dekompozicije gasova i veću efikasnost po atomu broma u pogledu uništavanja ozona (vidjeti P7). Iako je sadržaj hlora u Stratosferi daleko (oko 160 puta) veći od sadržaja broma, atomi broma su oko 60 puta efikasniji od atoma hlora u hemijskom uništavanju molekula ozona. Povećanje vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora u toku proteklih decenija je izazvalo propadanje Ozonskog omotača. Očekuje se da će se u budućnosti Ozonski omotač oporaviti sa smanjenjem vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora. Promjene efektivnog stratosferskog hlora. U drugoj polovini 20. vijeka, sve do tih, vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora su stalno rasle (vidjeti Sliku P16-1). Vrijednosti su izvedene iz sadržaja pojedinih gasova izvora halogena dobijenih mjerenjima, procjenama historijskih i projekcijama budućih sadržaja. Kao rezultat odredbi Montrealskog protokola, dugoročni porast vrijednosti efektivnog stratosferskog ozona je usporen, dosegao je maksimum i počeo je opadati u toku tih. Ovo početno smanjenje znači da je potencijal za uništavanje Ozonskog omotača počeo opadati zahvaljujući Montrealskom protokolu. Projiciran je nastavak smanjenja vrijednosti efektivnog hlora u toku 21. vijeka, ako se sve zemlje nastave pridržavati odredbi Protokola. Smanjenje će se nastaviti, jer, kako se emisije smanje, prirodni procesi će iz globalne atmosfere ukloniti gasove sa sadržajem halogena. Smanjenje vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora do nivoa iz ili ispod njega će morati trajati više decenija, jer životni vijek molekula gasova izvora halogena može iznositi i do 100 godina (vidjeti Sliku P16-1 i Tabelu P7-1). Smanjenje količina pojedinih gasova izvora halogena. Smanjenje sadržaja nekog gasa u atmosferi u skladu sa regulativama zavisi od niza faktora koji uključuju (1) brzinu kojom se rezerve gasa koriste i ispuštaju u atmosferu, (2) životni vijek, tj. vrijeme potrebno za uklanajanje gasa iz atmosrefe i (3) Ukupnu količinu gasa koji se već akumulirao u atmosferi. Reguliranje gasova izvora halogena antropogenog porijekla Montrealskim protokolom odnosi se na pojedinačne klase jednog ili više gasova, u skladu sa nekoliko faktora. Ti faktori uključuju (1) efikasnost svakog od gasova u uništavanju ozona u poređenju sa drugim gasovima izvorima halogena, (2) dostupnosti prikladnih zamjenskih gasova za primjene u domaćinstvima i industriji, te (3) uticaja ovog reguliranja na zemlje u razvoju. Metil hloroform i CFC-i. Najveće smanjenje sadržaja gasova izvora halogena desilo se sa metil hloroformom (CH 3 CCl 3 ) (vidjeti Sliku P16-1). Primjena Montrealskog protokola je dovela do prekida globalne proizvodnje metil hloroforma. Kao rezultat toga, sadržaj u atmosferi brzo je opao, jer metil hloroform ima kratak životni vijek (oko 5 godina). Metil hloroform se uglavnom koristi kao rastvarač i ne skladišti se u značajnoj mjeri nakon proizvodnje. Smanjenje efektivnog hlora u toku tih je postignuto prvenstveno smanjenjem sadržaja metil hloroforma u atmosferi. Od tih značajno smanjenje se desilo i sa hlorofluorokarbonima CFC-11, CFC-12 i CFC-113. Kao rezultat toga, količine ovih gasova u atmosferi su dostigle maksimum, a u slučaju CFC-11 i CFC-113 su se postepeno počele i smanjivati (vidjeti Sliku P16-1). Smanjenjem emisija CFC-a, njihov sadržaj u atmosferi se se sporije smanjivati nego što je to bio slučaj sa metil hloroformom zbog dužeg atmosferskog životnog vijeka CFC-a (vidjeti Tabelu P7-1), ali i zato što CFC-i vrlo sporo dospijevaju u atmosferu iz aplikacija u rashladnoj tehnici i proizvodnje pjena. 34

39 Dosadašnje i očekivane buduće koncentracije atmosferskih gasova izvora halogena Slika P16-1. Promjene gasova izvora halogena. Porast efektivnih vrijednosti stratosferskog hlora u toku 20. vijeka usporen je i obrnut u toku zadnje decenije (gornji lijevi grafik). Efektivne vrijednosti stratosferskog hlora su mjera potencijala za uništavanje ozona u atmosferi, a dobijaju se sumiranjem podešenih vrijednosti svih gasova sa sadržajem hlora i broma. Nivoi efektivnog stratosferskog hlora prikazani ovdje za srednje geografske širine vratiće se na vrijednosti iz oko godine. U polarnim područjima povratak na nivo iz će se postići oko godine ozon nije znatno uništavan od strane hlora i broma tada prisutnih u stratosferi. Smanjenje efektivnog stratosferskog sadržaja hlora prati smanjenje emisija pojedinih gasova izvora halogena. Sveukupne emisije i koncentracije u atmosferi su se smanjile i nastaviće se smanjivati pod uslovom da se postigne saglasnost sa odredbama Montrealskog protokola (vidjeti P15). Promjene sadržaja pojedinih gasova u atmosferi pri zemljinoj površini prikazane na graficima utvrđene su kombinacijom direktnih atmosferskih mjerenja, procjena, historijskih i projiciranih vrijednosti. Porasti sadržaja CFC-a, kao i CCl 4 i CH 3CCl 3 u prošlosti znatno su usporeni, a pretežno i obrnuti u toku prošle decenije. Sadržaj HCFC-a kao zamjena za CFC-s će nastaviti rasti u narednim decenijama, Sadržaj halona će takođe nastaviti rasti dok se postojeće rezerve halona ne iscrpe. Očekuje se relativno manje opadanje sadržaja CH 3Br uslijed ograničenja proizvodnje i upotrebe, jer i dalje postoje znatni prirodni izvori ovog gasa. Postoje veliki prirodni izvori CH 3Cl i on nije predmet Montrealskog protokola (vidjeti hemijske nazive i formule na Slici P7-1. Jedinica ppt dijelova na trillion, definirana je u tekstu ispod Slike P7-1). 35

40 HCFC kao zamjenski gasovi. Montrealski protokol dozvoljava upotrebu HCFC (hidrohloro-fluorokarbona) kao kratkotrajnih zamjena za CFC-e. Kao rezultat, sadržaj HCFC-22, HCFC 141b i HCFC-142b u atmosferi nastavlja rasti (vidjeti Sliku P16-1). HCFC-s predstavljaju manju prijetnju Ozonskom omotaču od CFC-a, jer dijelom bivaju uništeni hemijskim procesima u troposferi, što umanjuje efektivnost njihovog uništavanja stratosferskog ozona. Prema Montrealskom protokolu, potrošnja HCFC-a će u razvijenim zemljama biti prekinuta do 2030., a u zemljama u razvoju do godine (vidjeti P15). Tako projekcije sadržaja HCFC u atmosferi prikazane na Slici P16-1 pokazuju maksimalne vrijednosti u toku prvih decenija 21. vijeka, a nakon toga stalno opadanje. Haloni. Sadržaju Halona 1211 i Halona 1301 u atmosferi se pripisuje značajan udio broma iz svih gasova izvora (vidjeti Sliku P7-1), a on nastavlja rasti bez obzira na na prekid proizvodnje u razvijenim zemljama godine (Slika P16-1). Njihov sadržaj nastavlja se povećavati zato što postoje znatne rezerve sadržane u aparatima za gašenje požara, iz kojih se haloni postepeno oslobađaju, a pored toga je proizvodnja i potrošnja još uvijek dozvoljena u zemljama u razvoju. Može se očekivati da će sadržaj halona u atmosferi ostati visok dugo u toku 21. vijeka zbog dugog životnog vijeka i stalnih ispusta halona. Metil hlorid i metil bromid. I metil hlorid (CH 3 Cl) i metil bromid (CH 3 Br) se razlikuju od ostalih glavnih gasova izvora halogena zato što znatan se udio u njihovim emisijama pripisuje prirodnim procesima (vidjeti P7). Prosječan sadržaj metil hlorida (nije reguliran Montrealskim protokolom) u atmosferi ostaće manje-više konstantan tokom ovog vijeka ukoliko njegovi prirodni izvori ne budu izmijenjeni. Očekuje se da će krajem vijeka metil hlorid činiti veliki udio preostalih gasova sa sadržajem hlora u atmosferi, jer se očekuje da će sadržaj ostalih gasova sa sadržajem hlora poput CFC-a biti uveliko smanjen (vidjeti Sliku P16-1). Sadržaj metil bromida, koji je reguliran Montrealskim protokolom, već se smanjio zadnjih godina i očekuje se nastavak takvog trenda kao rezultat postepenog prestanka proizvodnje u razvijenim i zemljama u razvoju. Na Slici P16-1 sadržaj metil bromida u kasnijim decenijama ovog vijeka prikazan je skoro konstantnim. Međutim, stvarni sadržaj je trenutno neizvjestan, jer nisu poznate količine metil bromida u aplikacijama izuzetim od Montrealskog protokola. 36

41 V. IMPLIKACIJE PROPADANJA OZONSKOG OMOTAČA PITANJE 17: Da li propadanje Ozonskog omotača povećava nivo UV zračenja na površini Zemlje? Da, ultraljubičasto (UV) zraćenje koje dospijeva do zemljine površine povećava se sa smanjenjem ukupne količine ozona, jer upravo ozon apsorbuje sunčevo UV zračenje. Mjerenja instrumentima na površini Zemlje i procjene zasnovane na upotrebi satelistskih podataka povrdili su da je došlo do povećanja površinskog UV zračenja u područjima gdje je uočeno propadanje ozona. Propadanje stratosferskog ozona dovodi do povećanja površinskog ultraljubičastog zračenja. Ovo povećanje se događa prvenstveno kod UV-B komponente sunčevog zračenja. UV-B zračenje je definirano kao ono koje ima talasne dužine u području 280 do 315 nanometara. Promjene u količinama UV-B zračenja su utvrđene direktno, a mogu se procijeniti i na osnovu promjena količina ozona. Površinsko UV-B zračenje. Količina ultraljubičastog zračenja koje dospijeva do zemljine površine u velikoj mjeri zavisi od količine ozona u atmosferi. Molekule ozona apsorbuju UV-B zračenje, pri čemu se značajno smanjuje količina ove vrste zračenja koja dospijeva do površine Zemlje (vidjeti P3). Ako se ukupne količine ozona u stratosferi smanje, količina UV zračenja koje dospijeva do Zemlje generalno se povećava. Zavisnost između ukupnog sadržaja ozona i površinskog UV zračenja je razmatrana direktnim mjerenjima i ozona i UV zračenja na mnoštvu lokacija. Stvarna količina UV zračenja koja dospije do određene lokacije zavisi takođe od brojnih drugih faktora, uključujući i položaj Sunca na nebu, oblačnost, te zagađenje zraka. Generalno se može reći da se površinsko UV zračenje na određenoj lokaciji zemljine površine mijenja u toku dana, kao i od godišnjeg doba do godišnjeg doba, kako se mijenja položaj Sunca na nebu. Dugoročne promjene površinskog UV zračenja. Satelitska praćenja dugoročnih globalnih ozonskih promjena mogu se koristiti kao osnova za procjene globalnog površinskog UV zračenja koje su se odvijale u zadnje dvije decenije. Ove promjene su predmet interesovanja zato što UV zračenje može imati negativne efekte na ljude, druga živa bića i materijale (vidjeti P3). Količina UV zračenja koja izaziva opekotine kože kod ljudi često se posebno ocjenjuje. Dugoročne promjene u količinama UV zračenja koje dovodi do opekotina kože na određenoj lokaciji su procijenjene na osnovu promjena ukupnog sadržaja ozona u atmosferi iznad date lokacije. Dobiveni rezultati pokazuju da je prosječna količina UV zračenja koje izaziva opekotine porasla zbog smanjenja količina ozona i to za (do) oko nekoliko procenata po deceniji između i godine u velikom opsegu geografskih širina (Slika P17-1). Promjene površinske UV radijacije Slika P17-1. Promjene površinske UV radijacije. UV zračenje (radijacija) na površini Zemlje se od povećala na većem dijelu planete. Poznato i kao toplotno zračenje, UV zračenje koje izaziva opekotine kože ima štetno djelovanje na ljude i druga živa bića, odnosno oblike života. Povećanje koje je ovdje prikazano za period procijenjeno je na osnovu utvrđenog smanjenja sadržaja ozona i zavisnosti između koncetracija ozona i površinskog UV zračenja za određene lokacije. Procjene su zasnovane na pretpostavci da svi drugi faktori koji utiču na količinu UV zračenja koje dospijeva do zemljine površine, kao što su prisustvo aerosola i oblačnost, ostaju nepromijenjeni. Procijenjene promjene UV zračenja u tropskim predjelima su najmanje, jer su tamo utvrđene i najmanje promjene u količinama ozona. Vertikalna osa: trend (% promjena po deceniji), horizontalna osa: Geografska širina (lijevo: južna hemisfera, desno: sjeverma hemisfera) Najveći porast zabilježen je u području velikih polarnih geografskih širina obje hemisfere. Kao što se i očekivalo, do porasta dolazi upravo tamo gdje su evidentna najveća propadanja Ozonskog omotača (Slika P13-1). Najmanje promjene u količinama UV zračenja koje izaziva opekotine kože odvijale su se u trposkim područjima, gdje su dugoročne promjene Ozonskog omotača najmanje. 37

42 Promjene UV indexa. UV index je mjera nivoa dnevnog površinskog UV zračenja relevantnog za efekte na ljudsku kožu. UV index se internacionalno koristi kako bi se povećala javna svijest o mjerljivim efektima UV zračenja na ljudsko zdravlje, s ciljem da se ukaže na potrebu primjene zaštitnih mjera. UV index je u suštini količina UV zračenja koje izaziva opekotine izmjerena na horizontalnoj površini. Dnevna količina maksimalnog UV indexa varira sa lokacijom i godišnjim dobom, kao što je prikazano za tri lokacije na Slici P17-2. Najveće dnevne vrijednosti se generalno bilježe u područjima najmanjih geografskih širina (tropska područja) i to u toku ljeta, kada je podnevno sunce na najvišoj tački. Vrijednosti su npr. u San Diegu (Kalifornija) normalno veće u toku cijele godine nego u Barrowu (Aljaska), koji se nalazi na većoj geografskoj širini. Na datoj geografskoj širini vrijednosti UV indexa veće su u planinskim područjima. U periodima stalne tame za vrijeme zime u područjima velikih geografskih širina UV indexa pada na nulu. Ilustrativan primjer kako polarno propadanje Ozonskog omotača povećava maksimalne vijednosti UV indexa je prikazan na Slici P17-2. Normalne vrijednosti UV indexa za Palmer (Antarktik) u toku proljeća procijenjene su na na osnovu satelitskih mjerenja provedenih u periodu , prije pojave ozonske rupe iznad Antarktika (crvena isprekidana linija). U toku zadnje decenije ( ) znatno i stalno propadanje ozona u toku proljeća je dovelo do povećanja UV indexa znatno iznad normalnih vrijednosti u periodu od nekoliko mjeseci (debela crvena linija). Sada proljetne vrijednosti UV indexa u Palmeru (64 južno) nekad bivaju jednake ili čak premašuju maksimalne ljetne vrijednosti zabilježene u San Diegu (32 sjeverno). Drugi razlozi dugoročnih promjena UV zračenja. Vrijednosti površinskog UV zračenja mogu se takođe mijenjati kao rezultat drugih antropogenih aktivnosti ili klimatskih promjena. Dugoročne promjene oblačnosti, aerosoli, zagađenje, snijeg ili led izazivaju dugoročne promjene površinskog UV zračenja. Mjerenja provedena na nekim lokacijama na zemljinoj površini ukazuju da su dugoročne promjene UV izazvane jednim ili više faktora. Uticaj nekih promjena može biti kompleksan. Naprimjer, povećanje oblačnosti obično rezultira u smanjenju UV radijacije ispod oblaka, ali može dovesti do povećanja radijacije iznad oblaka (u planinskim područjima). UV promjene i rak kože. Očekuje se da će se pojava raka kože kod ljudi intenzivirati sa povećanjem količine UV zračenja koje dospijeva do površine Zemlje. Naučnici koji se bave atmosferom rade zajedno sa zdravstvenim sektorom kako bi procijenili promjene u javljanju raka kože u budućnosti. Procjene se zasnivaju na poznavanju načina porasta UV zračenja sa propadanjem globalnog Ozonskog omotača, te načina odvijanja promjena u propadanju ozona u zavisnosti od efektivnog atmosferskog hlora (vidjeti P16). Slika P17-2. Promjene UV indexa sa godišnjim dobima. Maksimalni dnevni UV index je mjera maksimalnog intenziteta UV zračenja koje izaziva opekotine kože u toku jednog dana na određenoj lokaciji. UV-B zračenje, koje biva apsorbovano od strane ozona, važna je komponenta UV zraka koji izazivaju opekotine. UV index varira sa geografskom širinom i promjenom godišnjh doba, kao i sa zenitom Sunca na nebu iznad date lokacije. Najveće vrijednosti maksimalnog dnevnog UV indexa javljaju se u tropskim područjima, gdje Sunce doseže najviše tačke podnevnog zenita u toku cijele godine, te gdje su najniže vrijednosti ukupnog ozona. Najniže prosječne vrijednosti UV indexa se javljaju na većim geografskim širinama. Primjer na Slici je usporedba UV indexa po godišnjim dobima na tri lokacije. UV Index je tokom cijele godine viši u San Diegu, mjestu sa malom geografskom širinom, zatim u Barrowu, mjestu sa velikom geografskom širinom. Nulte vrijednosti indexa se javljaju tokom zime u područjima velikih geografskih širina, kada vladaju uslovi stalne tame. Efekat antarktičkog propadanja Ozonskog omotača je vidljiv pri poređenju podataka za Sand Diego i Palmer. Normalne vrijednosti procijenjene za Palmer prikazane odnose se na period , prije nego se ozonska rupa počela javljati svake godine (isprekidana crvena linija). U deceniji propadanje Ozonskog omotača iznad Antarktika dovelo je do povećanja maksimalnih vrijednosti UV indexa u Palmeru tokom cijelog proljeća (žuto osjenčena površina na slici). Vrijednosti u Palmeru nekad su jednake ili premašuju vrijednosti izmjerene u toku proljeća, pa čak i ljeta u San Diegu, koji se nalazi na znazno manjoj geografskoj širini. 38

43 Procjene budućeg povećanja pojave slučajeva raka kože, zasnovane na procjenama budućih vrijednosti efektivnog stratosferskog hlora prema odredbama Montrealskog protokola iz 1992 i prethodnog perioda, uz pretpostavku da dugi faktori koji pored ozona imaju uticaja na površinsko UV zračenje ostanu nepromijenjeni, prikazane su na Slici P15-1. Ilustracija se odnosu na situaciju kakva bi bila u slučaju populacije osjetljvosti prema UV zračenju i starosne strukture kakva je u Sjedinjenim državama. Uzimani su u obzir oni slučajevi koji predstavljaju relativno povećanje u odnosu na broj slučajeva kakav je bio 1980., prije pojave propadanja Ozonskog omotača (oko 2000 slučajeva na milion suncu ostaje nepromijenjena. Ove procjene uzimaju u obzir i činjenicu da se rak kože kod ljudi javlja dugo nakon samog izlaganja UV zračenju koje izaziva opekotine kože. Rezultati ilustruju da se očekuje da će sa trenutnim odredbama Protokola broj slučajeva raka kože rasti u ranim do srednjih decenija 21. vijeka. Do kraja vijeka, sa očekivanim smanjenjem emisija gasova izvora halogena, ovaj broj bi se trebao smanjiti na vrijednost blisku onoj kakva je bila godine. Bez primjene odredbi Protokola, broj slučajeva raka kože bi dalje značajno rastao tokom cijelog vijeka. 39

44 PITANJE 18: Je li oštećenje ozonskog omotača glavni razlog klimatskih promjena? Ne, oštećenje ozonskog omotača nije glavni razlog klimatskih promjena. U svakom slučaju, ozon upija sunčeve zrake, a pošto spada u tzv. stakleničke gasove, promjena ozona i klimatske promjene su međusobno povezani na poseban način. Oštećenja stratosferskog ozona i povećanje globalnog troposferskog ozona, koji su se desili u zadnjim decenijama, doprinose klimatskim promjenama. Ovaj doprinos klimatskim promjenama je značajan, ali mali u poređenju sa ukupnim doprinosom ostalih stakleničkih gasova. Ozon i klimatske promjene su u indirektnoj vezi, zato što i gasovi koji oštećuju ozonski omotač i njihove zamjene doprinose klimatskim promjenama. Klimatske promjene uzrokovane stakleničkim gasovima. Ljudske aktivnosti i prirodni prcesi dovode do akumulacije u atmosferi nekoliko gasova dugog životnog vijeka koji podliježu interakcijama u prisustvu sunčevog zračenja, poznatih pod nazivom staklenički gasovi. Ozon je jedan od stakleničkih gasova, zajedno sa ugljikodioksidom (CO 2 ) metanom (CH 4 ) i azotsuboksidom (N 2 O), te gasovima izvorima halogena. Akumulacija ovih gasova u atmosferi planete Zemlje, mijenja ravnotežu između dolazećih sunčevih zraka i odlazećih infracrvenih zraka. Staklenički gasovi općenito mijenjaju ravnotežu, sa upijanjem odlazećeg zračenja (sa planete Zemlje), što dovodi do zagrijavanja površine Zemlje. Ove promjene ravnoteže na Zemlji, nazivaju se utjecaj emisije gasova na klimatske promjene. Zbir svih ovih utjecaja emisija, koji nastaje povećanjem koncentracije stakleničkih gasova sa dugim vijekom trajanja, u industrijskom sektoru, prikazan je na slici P18-1. Sve ove prikazane emisije odnose se na ljudske djelatnosti. Pozitivne emisije, uglavnom, dovode do zagrijavanja, a negativne emisije do hlađenja površine Zemlje. Akumulacija ugljendioksida predstavlja najveću emisiju. Koncentracije ugljendioksida u atmosferi, prije svega, nastaju od sagorijevanja uglja, nafte i prirodnog gasa, u proizvodnji energije i transportu, kao i u proizvodnji cementa. Rasprostranjenost ugljendioksida u atmosferi je, za sada, oko 35% iznad koncentracije koja je bila prije 250 godina, za vrijeme predindustrijskog perioda. Neke međunarodne procjene govore, da globalno zagrijavanje površine Zemlje u toku zadnjih 50 godina povezano sa povećanjem prisustva ugljendioksida i koncentracije drugih stakleničkih gasova u atmosferi, nastalih u toku ljudskih djelatnosti. Stratosferski i troposferski ozon. Staratosferski i troposferski ozon upija infracrveno zračenje, koje se odbijaju sa površine Zemlje i time efikasno sprječava zagrijavanje atmosfere. Stratosferski ozon također zanačajno upija i sunčevo zračenje. Kao rezultat povećanja ili smanjenja stratosferskog ili troposferskog Klimatske promjene uzrokovane stakleničkim gasovima ( ) Slika P18-1. Klimatske promjene uzrokovane stakleničkim gasovima. Ljudske aktivnosti od početka Industrijske ere (oko godine) su prouzročile povećanje emisija različitih gasova sa dugim vijekom trajanja, koje su promijenile ravnoteđu zračenja u zemljinoj atmosferi. Ovi gasovi, poznati kao staklenički gasovi (gasovi sa efektom staklenika/plastenika), nastali od emisija sa Zemlje, mogu dovesti do klimatskih promjena. Neke međunarodne procjene pokazuju, da naveći utjecaj emisije dolazi od ugljendioksida, zatim metana, troposferskog ozona, gasova sa sadržajem halogena (vidi Sliku P7-1), kao i od azotsuboksida. Povećanje koncentracije ozona u troposferi nastaje usljed zagađenja uzrokovanih ljudskim aktivnostima na Zemlji. Svi ovi tzv. pozitivni utjecaji dovode do zagrijavanja površine Zemlje. Suprotno tome, razaranje stratosferskog ozona, predstavlja tzv. mali negativni utjecaj, koji dovodi do hlađenja površine Zemlje. Očekuje se, da će u narednim decanijama, postepeno doći do smanjenja emisije halogenih gasova i oštećenja stratosferskog ozona, zajedno sa njihovim utjecajima na klimatske promjene. Veza između ova dva utjecaja je aspekt od posebnog značaja za utjecaj ovih emisija na klimatske promjene. (Op.prev.: Vertikalna osa: Klimatske promjene u W/m 2, pozitivni dio = zagrijavanje negativni dio= hlađenje; lijevi dio horizontale: povećanje sadržaja gasova dugog vijeka, srednji: smanjenje u stratosferi; desni: povećanje u stratosferi ozonske promjene) 40

45 ozona nastaje utjecaj emisije i čini direktnu vezu između ozona i klimatskih promjena. U prethodnim decenijama došlo je do smanjenja koncentracije ozona u stratosferi zbog povećane emisije hlora i broma u atmosferi, dok se, zbog zagađenja nastalih ljudskim aktivnostima na Zemlji, povećala koncentracija troposferskog ozona (vidi P3). Oštećenje stratosferskog ozona izaziva negativne utjecaje emisije, dok povećanje troposferskog ozona izaziva pozitivne utjecaje emisije (vidi Sliku P18-1). Ovaj utjecaj emisije, zbog povećanja troposferskog ozona, je trenutno veći nego onaj kojeg uzrokuje oštećenje stratosferskog ozona. Negativni utjecaj zbog oštećenja ozona, pretstavlja kompenzaciju pozitivnog utjecaja, nastalog zbog djelovanja halogenih gasova, koji uzrokuju ovo oštećenje ozona. Gasovi izvori halogena i HFC-i Značajna veza između oštećenja ozona i klimatskih promjena je utjecaj emisije gasova izvora halogena i hidrogenfluorougljikovodika (HFC). Halogeni gasovi uzrokuju oštećenje ozona (vidi P7), a HFC spojevi se koriste kao zamjena ovih gasova (vidi P15). Emisije obje grupe gasova imaju značajan utjecaj u atmosferi, ali sa znatno različitim efektima. Osnovni gasovi obje grupe su uporedno prikazani na Slici P18-2 (gornji dio), koristeći njihov potencijal oštećenja ozona (Ozone Depleting Potential - ODP) i globalni potencijal zagrijavanja (Global Warming Potential - GWP), koji pokazuje učinkovitost obje grupe gasova na oštećenje ozona i klimatske promjene. ODP za CFC-11 i CFC-12, kao i GWP za CO 2 su utvrđeni kao polazne vrijednosti - parametri u iznosu 1.0. Halonski gasovi (haloni) su najučinkovitiji, sa najvećim utjecajem (najveći ODP) na oštećenje ozona, a HFC spojevi nemaju nikakav utjecaj na oštenje ozona (ODP=0) - vidi P7. Doprinos svih gasova klimatskim promjenama je evidentan, ali je najveći efekat CFC-12 i HFC-23. Montrealski protokol (vidi P15), čije provođenje je dovelo do značajnog smanjenja korištenja (i emisije, odnosno koncentracije) CFC gasova, te povećanja koncentracija HCFC-a i HFC-a, a time i smanjenja ukupnog utjecaja emisije ovih gasova na klimatske promjene. Značajno je napomenuti, da uprkos malog GWP-a, u odnosu na druge stakleničke gasove, CO 2 je najznačajniji staklenički gas nastao ljudskim djelatnostima zbog njegove velike koncentracije u atmosferi, koja je znatno veća nego koncentracija drugih stakleničkih gasova. Relativan značaj ukupne emisije halogenih gasova i HFC-a na oštećenje ozona i klimatske promjene, ilustriran je, samo za emisije u godini donjoj Slici P18-2. Prikazane vrijednosti emisija su proporcionalne proizvodu globalnih emisija za godinu, kao i ODP-u ili GWP-u. Dole navedeni rezultati su prikazani u odnosu na CFC-11, zato što je ovaj gas često korišten kao referentni gas. Ova upoređenja pokazuju, da značaj emisija CFC-a u godini, za buduće oštećenje ozona, prevazilazi onaj koji se odnosi na halone, uprkos njihovom značajno većem ODP-u, zato što su emisije CFC-a znatno količinski veće. Isto tako, utjecaj emisije CFC-a i HCFC-22 na klimatske promjene u godini, bile su veće od onih koje su imali haloni i HFC-i. Rezultati za godinu pokazuju, samo dodatne doprinose ovih gasova, bilo oštećenju ozonskog omotača ili klimatskim promjenama. Ukupni doprinos emisije nekog gasa ovisi o njegovoj ukupnoj akumulaciji u atmosferi, a koja ovisi o njegovoj dugoročnoj emisiji i njegovom vijeku trajanja u atmosferi (vidi P7 i P16). U slučaju oštećenja ozonskog omotača, relativni doprinos halogenih gasova može biti upoređen sa njihovim doprinosom u stvaranju efektivnog stratosferskog hlora (vidi P16). Kao grupa, gasovi izvori halogena imaju pozitivni direktni utjecaj emisija na klimatske promjene u toku Industrijskog perioda, koji se može porediti sa utjecajem metana, drugog najvažnijeg stakleničkog gasa. U narednim decenijama, očekuje se, smanjenje pozitivnog utjecaja emisija gasova koji oštećuju ozonski omotač (vidi P16). Iako je to neizvjesno, očekuje se da će budući rast emisija HFC-a doprinijeti njihovom pozitivnom djelovanju, koje će doprinijeti smanjenju gasova koji oštećuju ozonski omotač. Konačno, smanjenje emisije gasova koji oštećuju ozonski omotač će dovesti do smanjenja oštećenja stratosferskog ozona i s tim u vezi do negativnog utjecaja emisija. Utjecaj klimatskih promjena na ozon. Pojedine promjene u klimi planete Zemlje bi mogle utjecati na budućnost ozonskog omotača. Na stratosferski ozon utječu promjene temperature i vjetrova u stratosferi. Na primjer, niske temperature i jaki polarni vjetrovi mogu utjecati na obim i ozbiljnost oštećenja ozona u zimskom periodu, u polarnim predjelima. Iako se očekuje zagrijavanje površine Zemlje, kao odgovor na neto pozitivni utjecaj povećanja emisija stakleničkih gasova, očekuje se hlađenje stratosfere. Hlađenje stratosfere bi dovelo do daljeg zadržavanja polarnih stratosferskih oblaka (PSO) u polarnim predjelima, te do povećanja oštećenja ozonskog omotača u zimskom periodu. U gornjem sloju stratosfere, na visinama iznad stvaranja PSO, očekuje se da će ova hladnija stratosfera doprinjeti povećanju koncentracije ozona, a time i ubrzati njegovo obnavljanje, budući da niže temperature više pogoduju proizvodnji ozona nego njegovom gubitku (vidi P2). Slično tome, promjene u sastavu atmosfere koje uzrokuju topliju klimu mogu također promijeniti količine ozona (vidi P20). 41

46 Ocjena odabranih supstanci koje oštećuju ozonski omotač i zamjenskih gasova Relativna važnost jednakih količina za oštećenje ozonskog omotača i klimatske promjene (lijevi dijagram: potencijal oštećenja ozona - ODP, desni dijagram: GWP) Relativna važnost emisija godine za oštećenje ozonskog omotača i klimatske promjene (lijevi dijagram: važnost za uništavanje ozonskog omotača, relativno u odnosu na CFC 11; desni dijagram: važnost za klimatske promjene, relativno u odnosu an CFC 11) Slika P18-2. Ocjena odabranih supstanci koje oštećuju ozonski omotač i njihovih zamjena. Gasovi koji oštećuju ozon (halogeni gasovi) i njihove zamjene se mogu uporediti prema potencijalu oštećenja ozona (ODP) i potenciju globalnog zagrijavanja (GWP). GWP su ocijenjeni u periodu od 100 godina nakon njihove emisije. CFC-i, haloni i HCFCi su gasovi koji oštećuju ozon (vidi P7), a HFC-i, korišteni kao zamjenski ili nadomjesni gasovi, ne oštećuju/razaraju ozon. ODP potencijal supstanci CFC-11 i CFC-12 i GWP CO 2 imaju relativnu vrijednost 1.0. Veći potencijal ODP ili GWP znači veći potencijal za razaranje ozona ili klimatske promjene. Gore navedeni pregled daje upoređenja ODP-a i GWP-a za emisije ekvivalentne mase svakog gasa. ODP halonskih gasova značajno prevazilazi potencijal CFC-a. HFCi imaju potencijal jednak 0. Svi ovi gasovi imaju GWP iznad 0 u širokom rasponu vrijednosti. Dole navedeni pregled uporedno daje pokazatelje doprinosa emisija u godini, za svaki gas, uzimajući CFC-11 kao referentni gas. Svaki grafikon predstavlja proizvod iznosa globalne emisije kao i njihov odgovarajući ODP ili GWP faktor. Ova upoređenja pokazuju, da su emisije gasova koji oštećuju ozon u godini u stvari doprinjele njegovom oštećenju daleko više, nego emisije zamjenskih gasova, kako kod oštećenja ozonskog omotača, tako i kod klimatskih promjena. Predviđanja prema odredbama Montrealskog protokola govore, da će se utjecaj gasova koji oštećuju ozon na klimatske promjene smanjivati, dok će se utjecaj zamjenskih gasova povećavati. 42

47 VI. STRATOSFERSKI OZON U BUDUĆNOSTI PITANJE 19: Kako će se ustanoviti obnavljanje ozonskog omotača? Naučnici očekuju, da raspoznaju/identificiraju obnavljanje ozonskog omotača putem detaljnih mjerenja koncentracije ozona u atmosferi putem globalnih modela za utvrđivanje količine ozona. Povećanja koncentracije globalnog ozona i smanjenje izraženosti ozonskih rupa na Antarktiku će biti značajni faktori u ocjeni obnavljanja ozona. Prirodna odstupanja koncentracije ozona će ograničavati pokazatelje kako skoro se može utvrditi obnavljanje ozona putem mjerenja njegove koncentracije. Proces obnavljanja. Utvrđivanje procesa obnavljanja ozonskog omotača u odnosu na njegovo oštećenje uzrokovano emisijom halogenih gasova će se oslanjati na poređenja trenutnih vrijednosti koncentracije ozona sa onim koje su izmjerene u prošlosti. Obzirom na njegov značaj, ozon će u budućnosti biti mjeren u kontinuitetu, korišteći razne tehnike i platforme za mjerenje njegove koncentracije (vidi P5). Atmosferski kompjuterski modeli će biti korišteni da utvrde buduću koncentraciju ozona i dovedu ga u vezu sa posmatranim promjenama na gasovima koji oštećuju ozon, kao i ostalim faktorima. Proces obnavljanja globalonog ozona je šematski prikazan na Slici P19-1. Koncentracija ozona je opala u odnosu na vrijednosti prije godine zbog povećanja emisije halogenih gasova u stratosferi (vidi P16). Sveukupnim smanjenjem količina ovih gasova koje se očekuje uslijed primjene odredbi Montrealskog protokola Faze obnavljanja globalnog ozona Slika P19-1. Faze obnavljanja globalnog ozona. Prvo utvrđivanje značajnog oštećenja ozonskog omotača, zbog emisije gasova koji ga razaraju, a nastali su u toku ljudskih djelatnosti, bilo je u toku ih godina. Odredbe Montrealskog protokola očekuju da se u budućnosti značajno smanje i ukinu emisije ovih gasova u atmosferu u toku narednih decenija i da se definitivno stanje ozona vrati na vrijednosti koje su bile neposredno prije ih. Vremenski tokovi u procesu obnavljanja ozona su šematski ilustrirani u tri predpostavljene faze. Velika neizvijesnost variranja prirodnog ozona u prošlosti i neizvijesnost u globalnim modelskim projekcijama koncentracije ozona je prikazana na ovim ilustracijama. Kada ozonski omotač bude u fazi potpunog oporavka, iznosi koncentracije ozona mogu biti i iznad onih prije 80.-ih godina prošlog stoljeća, zavisno od drugih promjena u atmosferi (vidi P20). 43

48 Sveukupnim smanjenjem količina ovih gasova koje se očekuje uslijed primjene odredbi Montrealskog protokola očekuje se da globalni ozon (ozonski omotač) bude obnovljen u odnosu na njegov obim prije godine (vidi P20). Obnavljanje ozona uslijed smanjenja emisija gasova koji ga oštećuju može se generalno opisati kao proces koji se odvija u tri faze: (1) Početno usporenje propadanja ozona, nazvano kao stanje statističkog značajnog smanjenja nestajanja ozona. (2) Početak povećanja ozona (obrt) nazvano kao stanje statistički značajnog povećanja prisustva ozona iznad ranijih minimalnih vrijednosti. (3) Potpuni oporavak ozona od uticaja gasova koji ga oštećuju, utvrđen kada ozon ne bude više značajno pod uticajem gasova koji ga oštećuju, proisteklih iz ljudskih aktivnosti. Svaka faza oporavka je navedena na Slici P19-1. Crveno označene linije i zasjenčeni prostor na slici pokazuju očekivane prosječne vrijednosti i neizvjesno stanje, koje se odnosi na globalni ozon. Velika ravan neizvjesnosti pokazuje variranje prirodnog ozona u prošlosti i potencijalnu neizvjesnost u projekcijama globalnih modela prirodnog ozona. Za potpun oporavak globalnog ozona, prekretnica sa povratkom na stanje ozona prije 80-ih godina se smatra značajnom, zato što ozon nije bio značajno napadnut prije 80-ih godina zbog ljudskih djelatnosti. Ova prekretnica se može koristiti, na primjer, za utvrđivanje kada će utjecaj površinskih ultra ljubičastih (UV) zraka na ljudsko zdravlje i eko sisteme zbog supstanci koje oštećuju ozonski omotač postati zanemarivo. Nepouzdanost rezultata dobivenih navedenim modelima pokazuje, da koncentracija ozona može biti ispod ili iznad ravni prije 80-ih godina, kada ozon bude potpuno obnovljen od efekata od posljedica napada po njega razarajućih gasova, nastalih od ljudskih djelatnosti (vidi P20). Velika ravan nepouzdanosti stanja globalnog ozona u konačnoj fazi oporavka predstavlja, djelomično, poteškoću buduće procjene nastajanja klimatskih promjena u sastavu atmosfere i koncentraciji ozona (vidi P20). Prirodni faktori. Stratosferski ozon je napadnut od dva važna prirodna faktora, kao što su promjene nastale na Suncu i vulkanske erupcije (vidi P14). Procjena obnavljanja ozona uključuje i djelovanje ovih prirodnih faktora. Utjecaj Sunca na ozon se može iskazati putem dobro postavljenog 11-godišnjeg perioda djelovanja Sunca. Područje neizvijesnosti prikazano na Slici P19-1, uključuje i solarne promjene. Vulkanske erupcije su također značajne, zato što one potstiču i oštećenje ozona, nastalo od reaktivnog djelovanja halogenih gasova, ali se one ne mogu proreći. Nastanak velikih vulkanskih erupcija u slijedećim decenijama dok nivo efektivnog stratosferskog hlora bude još uvijek visok (vidi Sliku P16-1) može umanjiti progres ukupnog oporavka ozona i kroz privremeno povećanje oštećenja ozonskog omotača. Prirodne varijacije koncentracije ozona, također ograničavaju mogućnost utvrđivanja (detekcije) malih poboljšanja u pogledu sadržaja ozona. 44

49 PITANJE 20: Kada se može očekivati obnavljanje ozonskog omotača? DVADESET PITANJA: AŽURIRANO Značajan oporavak ozonskog omotača se očekuje negdje sredinom 21. stoljeća pod pretpostavkom globalnog provođenja Montrealskog protokola. Ovaj oporavak se može desiti, ako se emisija gasova koji oštećuju ozon, kao što su supstance koje sadrže hlor i brom, smanji u narednim decenijama prema odredbama Montrealskog protokola. U svakom slučaju utjecaj promjene klime i ostalih atmosferskih parametara mogu ubrzati ili usporiti obnavljanje ozona, a vulkanske erupcije u narednim decenijama mogu privremeno smanjiti koncentraciju ozona za peirod od više godina. Smanjenje emisije gasova izvora halogena. Očekuje se da će oštećenje ozona nastalo zbog emisije proizvedenih gasova hlora i broma postepeno nestati oko polovice 21 stoljeća kada se smanji koncentracija ovih gasova u stratosferi. Smanjenje efektivnog stratosferskog hlora će pratiti nastavljeno smanjenje emisija koje se očekuje sa provođenjem Montrealskog protokola i njegovih izmjena i dopuna (amandmana) (vidi Sliku P16-1). Smanjenje ovih emisija je zasnovano na pretpostavkama pune suradnje između razvijenih i zemalja u razvoju. Primijećeno je smanjenje povećanja atmosferskih koncentracija i početno smanjenje emisije halogenih gasova, koji su već evidentni (vidi Sliku P16-1). Priustvo jednog od gasova, metil hloroforma, je već umanjeno za oko 90 % u odnosu na zabilježenu masimalnu vrijednost. Prirodni hemijski i transportni procesi ograničavaju odstranjivanje halogenih gasova iz stratosfere. Vijek trajanja halogenih gasova u atmosferi dosiže i do 100 godina (vidi Tabelu P7-1). Hlorofluorougljik-12 (CFC-12) sa vijekom trajanja od 100 godina, će zahtijevati oko 200 do 300 godina prije njegovog eliminiranja iz atmosfere (kada bude manje od 5 % preostalog; vidi Sliku P16-1). U području srednjihgeografskih širina ne očekuje se da će koncentracija efektivnog hlora dostići vrijednosti iz perioda prije godine do oko godine. Projekcije ozona. Kompjuterski modeli atmosfere se koriste da se procijene promjene stanja globalnog ozona i njegova raspodjela u atmosferi u prošlosti, kao i da se predvide buduće promjene. Dva jako važna mjerenja koja razmatraju naučnici su prosjek ukupnog globalnog ozona između 60 N i 60 S geografskih širina i minimalne vrijednosti ozona u ozonskoj rupi Antarktika. Oba ova mjerenja pokazuju oštećenja nastala na ozonskom omotaču, koja su počela u 80-im godinama (vidi Sliku P20-1). Ove modelske projekcije pokazuju, da su za ozon na geografskim širinama 60 N - 60 S, prve dvije faze obnavljanja u toku (smanjenje Slika P20-1. Predviđanja obnavljanja globalnog ozona. Izmjerene vrijednosti ukupnog ozona na srednjim geografskim širinama (gornji dio slike; op prev.: narandžasto i crveno mjerno područje i prosječne vrijednosti, plavo područje atmosferskih modelskih predviđanja-) i minimalne vrijednosti ukupnog ozona u septembru-oktobru iznad Antarktika (donji dio slike, op. prev.: crveno satelitska praćenja, plavo područje atmosferskih modelskih predviđanja ) su se smanjenivale od ranih 80-ih godina. Pošto su se emisije halogenih gasova smanjile u 21. stoljeću, očekuje se, da se količine ozona obnove do vrijednosti kakve su bile prije 80-tih. Atmosferski kompjuterski modeli, koji računaju promjene halogenih gasova i ostalih atmosferskih parametara, su korišteni za predviđanje kako će se desiti povećanje koncentracije ozona. Rezultati ovih modela pokazuju, da se potpuno obnavljanje ozona očekuje, na srednjim geografskim širinama do godine, ili možda i ranije. Njegovo obnavljanje iznad Antarktika će se desiti nešto kasnije. Raspon varijacija modelskih projekcija je rezultat prmjene različith modela za predviđanje sastava atmosfere. 45

50 nestajanja i obnavljanje; vidi P19), a da će biti dostignute prije godine. Puni oporavak sa dostizanjem ili premašenjemm koncentracije ozona u odnosu na vrijednosti prije 80-ih godina, očekuje se da se desi polovicom 21. stoljeća. Ove projekcije su dobivene putem više kompjuterskih modela atmosfere. Neki od ovih modela pokazuju da do obnavljanja ukupnog ozona na geografskim širinama 60 N - 60 S može doći i prije sredine 21. stoljeća. Ovi modeli također predviđaju da će oštećeni ozonski omotač na Antarktiku dostići prve dvije faze obnove do godine, ali nešto sporije nego što će se to desiti sa totalnim ozonom na geografskim širinama 60 N - 60 S. Potpuno obnavljanje ozona može biti dostignuto sredinom ovog stoljeća, ali neki modeli predviđaju njegov kasniji oporavak, između i godine. Smanjenje koncentracije efektivnog stratosferskog hlora će se desiti kasnije iznad Antarktika nego na manjim geografskim širinama, zato što je zrak u stratosferi iznad Antarktika stariji nego zrak na manjim geografskim širinama. Kao rezultat ovoga, smanjenje emisije halogenih gasova u odnosu na godine prije 1980., će nastati 10 do 15 godina kasnije u stratosferi Antarktika nego u stratosferi u području srednjih geografskih širina. Različitost atmosfere u godini. Sredinom 21. stoljeća sadržaj količina halogenih gasova u stratosferi se očekuje da bude približno onakav kakav je bio u 80-im godinama prije nego što se desilo značajno oštećenje ozonskog omotača (vidi Sliku P16-1). U svakom slučaju, klimatski i drugi atmosferski faktori neće biti isti godine kao godine, što može dovesti do toga da koncentracije ozona u godini budu različite u odnosu na onu koja je utvrđena godine. Sadržaj stratosferskog ozona je pod uticajem više prirodnih i drugih faktora izazvanih ljudskim djelatnostima, pored uticaja koncentracije halogenih gasova u atmosferi. Značajni primjeri su stratosferske temperature i kovitlanje zraka, vulkanske erupcije, emisije sa Sunca i promjene u sastavu atmosfere. Odvajajući učinke ovih faktora je jako složen izazov u istraživanju atmosferskih procesa koji djeluju na ozon. Projekcije obnavljanja ozona prikazane na Slici P19 i P20-1 nastoje prikazati razne faktore koje treba uzeti u obzir. Na primjer, od godine tokom ljudskih aktivnosti povećana je koncentracija značajnih stakleničkih gasova u atmosferi, uključujući ugljendioksid, metan i azotsuboksid. Neke međunarodne procjene pokazuju, da se akumulacija ovih gasova dovodi u vezu sa povećanjem temperature površine zemlje i stratosferskih temperatura u nižim slojevima, koje su utvrđene u toku tekućih zadnjih decenija.više površinske temperature mogu promijeniti odnos emisija prirodno nastalih halogenih gasova. Niže temperature u gornjim slojevima stratosfere (na oko 40 km nadmorske visine) ubrzavaju obnavljanje ozona, zato što se reakcije koje dovode do uništenja ozona događaju usporeno. Suprotno tome, smanjenje temperatura na polarnim nižim slojevima stratosfere, za vrijeme zimskog perioda, može povećati nastanak polarnih stratosferskih oblaka (PSO) i zbog toga poticanje hemijskih procesa uništenja ozona (vidi P10). Nadalje, povećanje koncentracije vodene pare u stratosferi, kao što su one koje su nastale u zadnje dvije decenije, također može povećati nastanak PSO-a i s tim u vezi uništenje ozona. Zbog toga, hladnija i vlažnija polarna stratosfera može dovesti do zakašnjenja u obnavljanju ozona, ispod očekivanih vrijednosti kakve su bile u atmosferi godine. Povećanje koncentracije metana i azorsuboksida, proisteklo iz ljudskih aktivnosti, također može dovesti do nekih promjena u ukupnoj ravnoteži hemijske proizvodnje i uništavanja globalnog stratosferskog ozona. Konačno, rezultat koji ne može biti uključen precizno u modele je događanje jedne ili više većih vulkanskih erupcija u dolazećim decenijama. Velike erupcije mogu povećati koncentraciju čestica sulfata u stratosferi u periodu od više godina, što će dovesti do smanjenja koncentracije globalnog ozona (vidi P14). Kao posljedica ovih potencijalnih promjena, povratak aktivnog stratosferskog hlora i ozona na nivo u periodu 80-ih možda se neće desiti u isto vrijeme. U nekim područjima stratosfere ozon može biti u manjim iznosima nego prije godine, dok se efektivni hlor može smanjiti na iznose u ovom periodu.

51