Dziura ozonowa najmniejsza od 35 lat. Dlaczego w kwestii ocieplenia klimatu nie jesteśmy tak skuteczni?

Dziura ozonowa zmniejszyła się dzięki skutecznej reakcji społeczności międzynarodowej. Pod koniec lat 80. świat potrafił podjąć wspólne działania w celu ochrony atmosfery, a więc wycofać szkodliwe freony i zażegnać kryzys. Dlaczego podobnie skutecznie nie potrafimy walczyć z ociepleniem klimatu?

„Według naszych prognoz tegoroczna dziura ozonowa będzie jedną z najmniejszych, które obserwowaliśmy od połowy lat 80.” – stwierdził Antje Inness z Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS), europejskiej agencji zajmującej się gromadzeniem i monitorowaniem danych atmosferycznych. To dobra wiadomość, bo udało się ograniczyć stężenie substancji wywołujących rozpad ozonu w atmosferze. Z drugiej jednak strony dziura ozonowa w tym akurat roku zmniejszyła się głównie z powodu ocieplenia się stratosfery.

Dobrze pamiętam panikę w końcu lat 80. i na początku 90., związaną z powiększaniem się dziury ozonowej nad Antarktydą. Mówili o tym wszyscy. Kilka lat trwało, zanim przemysł wycofał z produkcji tzw. freony, czyli związki, które pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ulegają rozpadowi, niszcząc przy okazji ozon (O₃) w atmosferze ziemskiej. Freony udało się wycofać stosunkowo szybko, mimo że były wykorzystywane w wielu branżach, m.in. w sprężarkach i chłodziarkach, do produkcji lakierów i środków czyszczących czy jako gaz nośny w kosmetykach w sprayu. Jak do tego doszło i dlaczego podobnych działań nie ma co się spodziewać na polu walki z ociepleniem klimatu?

Jak to było z dziurą ozonową?

Szkodliwy wpływ freonów na atmosferę odkryli prof. Mario Molina, meksykański chemik atmosfery pracujący wówczas w Stanach Zjednoczonych, oraz jego przełożony na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley – Frank Sherwood Rowland. Pierwsze badania na ten temat opublikowali w piśmie „Nature” w 1974 roku. Freony to potoczna nazwa wykorzystywanych w przemyśle związków o nazwie chlorofluorowęglowodory (w skrócie CFC). Są to niezwykle stabilne związki, które nie ulegają rozkładowi wskutek naturalnych procesów, jak inne zanieczyszczenia powietrza. Molina zaobserwował, że CFC w stanie nienaruszonym docierają do stratosfery, gdzie pod wpływem ultrafioletu są rozbijane na bardzo aktywne substancje, takie jak atomy chloru czy wolne rodniki. A ponieważ chlor wchodzi w gwałtowne reakcje z ozonem, naukowcy doszli do wniosku, że stanowi ogromne zagrożenie dla warstwy ozonowej w atmosferze.

Czym jest warstwa ozonowa? To warstwa w atmosferze niezwykle istotna dla życia na Ziemi, która chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym (UV). Przypomnijmy: ten rodzaj promieniowania szkodzi organizmom żywym, powodując uszkodzenia DNA. Nic więc dziwnego, że perspektywa zniszczenia warstwy ozonowej tak bardzo zaniepokoiła naukowców.

I rzeczywiście, było tak, jak przewidywali. W 1982 roku Joe Farman z British Antarctic Survey odkrył, że znaczna część warstwy ozonowej nad Antarktydą zanikła. Dlaczego akurat tam? Ubytki ozonu są najsilniej odczuwane podczas wiosny w rejonach okołobiegunowych, kiedy powrót światła słonecznego po nocy polarnej inicjuje procesy prowadzące do niszczenia tego gazu. To właśnie tam, przy bardzo niskich temperaturach (poniżej -83°C), tworzą się tzw. polarne chmury stratosferyczne, które umożliwiają zachodzenie reakcji niszczących ozon. Nad biegunem południowym dochodzi do tego regularnie, co roku (pomiędzy wrześniem a grudniem ponad Antarktydą ubytki ozonu sięgają aż 60 proc.), zaś nad północnym – od czasu do czasu.

Średnia grubość warstwy ozonowej to 300-500 dobsonów (jednostek nazwanych tak na cześć badacza ozonu w atmosferze, Gordona Dobsona), a o dziurze ozonowej mówi się wtedy, kiedy wartość ta spada poniżej 220 dobsonów.

W 1994 roku nad Antarktydą odnotowano rekord – zaledwie 96 dobsonów. Aż do pierwszej dekady XXI wieku co roku wiosną warstwa ozonowa w tym rejonie przyjmowała wartości minimalne na poziomie 110 dobsonów (z wyjątkiem 2002 roku).  W 2006 roku dziura osiągnęła rekordowe rozmiary 27 mln km², co daje powierzchnię dwukrotnie większą od powierzchni samej Antarktydy.

W tym czasie społeczność międzynarodowa już działała pełną parą. W 1985 roku uchwalono Konwencję wiedeńską w sprawie ochrony warstwy ozonowej – zobowiązywała ona 28 państw, które zdecydowały się ją podpisać, do ograniczenia emisji gazów zubożających warstwę ozonową planety. W 1987 roku podpisano z kolei Protokół montrealski, w ramach którego 196 krajów i Unia Europejska zdecydowały się drastycznie zredukować ich emisje.

Tak wyglądały zmiany zasięgu dziury ozonowej nad Antarktydą w latach 1979-2016:

Dzięki tym regulacjom warstwa ozonowa powoli się odradza. Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) prognozuje, że około 2060 roku dziura ozonowa może powrócić do stanu sprzed 1980 roku. Wieści płynące z Antarktydy są już teraz pocieszające, bo w 2017 roku dziura skurczyła się na tyle, że zbliżyła się do swoich rozmiarów z końca lat. 80., a teraz jest najmniejsza od połowy lat 80.

Jak to możliwe, że z dziurą ozonową zadziałano tak skutecznie? I dlaczego tak się nie dzieje w związku z ratowaniem klimatu?

„Mieliśmy więcej szczęścia niż klimatolodzy, bo zmiany klimatu zostały błyskawicznie upolitycznione – powiedział prof. Mario Molina w rozmowie z prof. Szymonem Malinowskim, opublikowanej w magazynie Polskiej Akademii Nauk „Academia” (wydanie specjalne 1/6/2019). – Trochę to wynikało z faktu, że mieliśmy do czynienia z małą grupą producentów, którzy zachowali się odpowiedzialnie i przyjęli wyniki badań do wiadomości. W przypadku zmian klimatu mamy całe mnóstwo branż i grup politycznych, a problem jest bardzo upolityczniony. CFC nie były aż tak ogromnym problemem, więc łatwiej go było rozwiązać. Nasza historia to przykład tego, jak społeczeństwa mogą wspólnymi siłami rozwiązać globalny problem. Jeśli jest jakieś podobieństwo między zmianami klimatu a CFC, to takie, że nie ma znaczenia, który kraj emituje gazy cieplarniane – współpracować muszą wszystkie”.

W latach 80. CFC (czyli “freony”) produkowało pięć-sześć dużych koncernów chemicznych, które dostosowały się do regulacji pod wpływem nacisków naukowców i rządów. Działania przy ograniczaniu skutków ocieplenia klimatu są dużo bardziej złożone i obejmują m.in. przestawienie gospodarki światowej na gospodarkę niskoemisyjną oraz drastyczne zmiany w sposobie użytkowania gruntów czy produkcji żywności. Zagrożenie jest jednak tak wielkie, że trzeba czym prędzej podjąć te działania, zanim będzie za późno, żeby coś zmienić.

Przykład skuteczności przy zwalczaniu dziury ozonowej jest godny pochwały, jednak i w tym przypadku nie wszystko jest tak różowe, jakby się zdawało.

Po pierwsze, od 2012 roku państwa azjatyckie (nie ustalono, które) znów wypuszczają do atmosfery nieautoryzowane emisje zakazanego związku CFC-11, czyli szkodliwego dla ozonu trichlorofluorometanu, a nasilenie tego procederu nastąpiło w 2018 roku.

Po drugie zaś, tegoroczne prognozowane zmniejszenie się dziury ozonowej jest efektem ogrzania się stratosfery, jak donosi CAMS. Wyższe temperatury powodują zaburzenia wiru polarnego, czyli układu niskiego ciśnienia, który w okresie nocy polarnej tworzy się nad obszarami biegunowymi. To z kolei utrudnia formowanie się polarnych chmur stratosferycznych, które, by zainicjować niszczenie ozonu, potrzebują niskich temperatur. To dlatego dziura ozonowa w tym sezonie ma szansę osiągnąć rekordowo małe rozmiary.

Choć naukowcy nie mówią otwarcie o tym, że to ocieplenie klimatu w tym akurat przypadku hamuje rozwój dziury ozonowej, to jednak można zauważyć związek pomiędzy tymi zjawiskami – zaburzenia wiru polarnego nasilają się wraz z podwyższaniem się średnich globalnych temperatur na Ziemi, a im cieplejszy wir, tym mniej ozonu ulega rozpadowi.

Jednak w ostatecznym rozrachunku ocieplenie klimatu wcale nie sprzyja zmniejszaniu się dziury ozonowej. Raport stworzony przez naukowców z Programu Środowiskowego Organizacji Narodów Zjednoczonych i opublikowany w piśmie „Nature Sustainability” wskazuje, że emisje gazów cieplarnianych zatrzymują więcej ciepła w dolnej warstwie atmosfery, co prowadzi do ochłodzenia jej górnych warstw. Te niższe temperatury w górnych warstwach atmosfery spowalniają odbudowę warstwy ozonowej. Dziura może więc “goić się” dłużej niż do prognozowanego 2060 roku.

Cóż, w sprawach klimatu nic nie jest proste. Sprawdza się jedno: wspólne działanie regulowane porozumieniami międzynarodowymi. Bez tego nie mamy co liczyć na jakiekolwiek ruchy przeciwdziałające ocieplaniu się klimatu.