Многие люди знакомы с дырой в озоновом слое над Антарктидой, но что менее известно, так это то, что иногда защитный озон в стратосфере над Арктикой также разрушается, истончая озоновый слой там. В последний раз это произошло в весенние месяцы 2020 года, а до этого - весной 2011 года.

Каждый раз, когда озоновый слой истончался, исследователи климата впоследствии наблюдали погодные аномалии по всему северному полушарию. В центральной и северной Европе, России и особенно в Сибири эти весенние сезоны были исключительно теплыми и сухими. Однако в других районах, таких как полярные регионы, преобладали влажные условия. Эти погодные аномалии были особенно заметны в 2020 году. Той весной в Швейцарии также было необычайно тепло и сухо.

Вопрос о том, существует ли причинно-следственная связь между разрушением стратосферного озона и наблюдаемыми погодными аномалиями, является предметом дискуссий в исследованиях климата. Полярный вихрь в стратосфере, который образуется зимой и затухает весной, также играет определенную роль. Ученые, изучавшие это явление до сих пор, пришли к противоречивым результатам и разным выводам.

Новые результаты, опубликованные в журнале Nature Geoscience, теперь проливают свет на ситуацию благодаря докторанту Марине Фридель и сотруднику Швейцарского национального научного фонда Ambizione Габриэлю Киодо. Оба являются членами группы, возглавляемой Томасом Питером, профессором химии атмосферы в ETH Zurich, и сотрудничают с Принстонским университетом и другими институтами.

Моделирование показывает корреляцию

Чтобы выявить возможную причинно-следственную связь, исследователи провели моделирование, которое интегрировало разрушение озонового слоя в две разные климатические модели. Большинство климатических моделей учитывают только физические факторы, а не колебания уровней стратосферного озона, отчасти потому, что это потребовало бы гораздо большей вычислительной мощности.

Но новые расчеты проясняют: причиной погодных аномалий, наблюдавшихся в северном полушарии в 2011 и 2020 годах, в основном является разрушение озонового слоя над Арктикой. Моделирование, проведенное исследователями с использованием двух моделей, в значительной степени совпало с данными наблюдений за эти два года, а также с восемью другими подобными событиями, которые были использованы для целей сравнения. Однако, когда ученые "отключили" разрушение озона в моделях, они не смогли воспроизвести эти результаты.

"Что нас больше всего удивило с научной точки зрения, так это то, что, хотя модели, которые мы использовали для моделирования, совершенно разные, они дали схожие результаты", - говорит соавтор Габриэль Киодо, научный сотрудник SNSF Ambizione в Институте атмосферных и климатических наук.

Это явление, как его сейчас изучают исследователи, начинается с разрушения озонового слоя в стратосфере. Чтобы озон там разрушался, температура в Арктике должна быть очень низкой. "Разрушение озона происходит только тогда, когда достаточно холодно и полярный вихрь силен в стратосфере, примерно в 30-50 километрах над землей", - указывает Фридель.

Обычно озон поглощает ультрафиолетовое излучение, испускаемое солнцем, тем самым нагревая стратосферу и помогая разрушить полярный вихрь весной. Но если озона меньше, стратосфера охлаждается, и вихрь становится сильнее. "Затем сильный полярный вихрь вызывает эффекты, наблюдаемые на поверхности Земли", - говорит Киодо. Таким образом, озон играет важную роль в изменении температуры и циркуляции вокруг Северного полюса.

Более высокая точность, возможная для долгосрочных прогнозов

Новые результаты могут помочь исследователям климата в будущем делать более точные сезонные прогнозы погоды и климата. Это позволяет лучше прогнозировать жару и изменения температуры, "что важно для сельского хозяйства", - говорит Киодо.

Фридель добавляет: "Будет интересно наблюдать и моделировать будущую эволюцию озонового слоя". Это связано с тем, что разрушение озонового слоя продолжается, даже несмотря на то, что такие озоноразрушающие вещества, как хлорфторуглероды (ХФУ), были запрещены с 1989 года. ХФУ очень долговечны и задерживаются в атмосфере в течение 50-100 лет; их способность вызывать разрушение озонового слоя сохраняется в течение десятилетий после того, как они были изъяты из обращения. "Тем не менее, концентрации ХФУ неуклонно снижаются, и это поднимает вопрос о том, насколько быстро восстанавливается озоновый слой и как это повлияет на климатическую систему", - говорит она.

ИСТОЧНИК