Сп. "Космос": Разгадаха тайната на озоновата дупка
Специално за "Космос" мениджърът на мисиите Sentinel-5 Precursor и ALTIUS към Европейската космическа агенция Клаус Ценер разкри защо през 2020 г. тя е рекордно голяма
В годината с най-много локдауни прогнозите бяха, че озоновата дупка ще е минимална
4 европейски мисии с точност следят газовете и озонразрушаващите вещества
Мистерията с озоновата дупка над Антарктида изглежда върви към своя край, а голямата заслуга е на учените от Европейската космическа агенция (ESA) и Европейския център за средносрочни прогнози за времето (ECMWF). Европейските учени се оказаха с най-прецизния инструментариум, за да установят какво предизвиква мистериозното появяване на озоновата дупка през лятото и затварянето й няколко месеца по-късно.
Разкъсването на озоновия слой, известен като "Щита на Земята", защитаващ ни от ултравиолетовото лъчение на Слънцето, предизвиква оживени полемики поне от 35 години.
Почти всяка година през август озоновата дупка се появява над Ледения континент, бързо се разширява и всички със затаен дъх очакват дали ще се затвори. Обикновено към октомври тя започва да се свива и няколко месеца по-късно
изчезва напълно.
Тъй като всичко в климата се подчинява на Теорията на хаоса, досега учените бяха на разнопосочни мнения. Някои бяха убедени, че е природен феномен, а други, че за това явление сериозен принос има човешката дейност, замърсяването и излъчването в атмосферата на вещества, които разрушават озоновия слой, но все още не са известни на науката.
2020 г. трябваше да сложи точка на този спор. Все пак това бе годината с най-много локдауни - през март, април, след което от септември нататък. Затова прогнозите бяха, че озоновата дупка ще е миниатюрна, ако изобщо се появи. Точно когато всички очакваха добрата новина, че благодарение на карантините озоновият слой се възстановява, дойде голямата изненада.
Директорът на Службата за наблюдение на атмосферата "Коперник" към Европейския център за средносрочни прогнози за времето Венсан-Анри Пьош съобщи, че озоновата дупка "определено" е сред най-големите през последните 15 години.
От Службата за наблюдение на атмосферата "Коперник" заявиха, че "силен, стабилен, студен полярен вихър е двигателят на това разширяване". Затова оттам призоваха за още по-големи международни усилия, за да се гарантира, че страните спазват международното споразумение за постепенно премахване на използването на химически вещества, разрушаващи озоновия слой.
Естествено, възникна въпросът как в годината с най-много локдауни и с най-осезаемо намаляване на замърсяването, когато
емисиите ще са с 8 % по-малко,
това е възможно?
За да открие какво точно става, "Космос" се обърна към Клаус Ценер, който е мениджър на мисиите Sentinel-5 Precursor и ALTIUS към Европейската космическа агенция и експерт в мисиите Sentinel-4 и Sentinel-5.
От 1995 г. той се грижи за експлоатацията на атмосферните спътникови мисии и ръководи проекти за разработка на приложения, включително за генериране на атмосферни eсенциални климатични променливи. По професия е геофизик.
Като мениджър на Sentinel-5 Precursor, Ценер е част от първата мисия на програмата „Коперник“, концентрирана върху мониторинга на замърсяването на въздуха. С помощта на мултиспектрометъра за изображения на Sentinel-5P Ценер и екипът му осигуряват подробна информация за концентрациите във въздуха на азотен диоксид, озон, формалдехид, серен диоксид, метан, въглероден оксид, както и на аерозоли и др.
Освен това Клаус Ценер е и мениджър на мисията ALTIUS (Atmospheric Limb Tracker for Investigation of the Upcoming Stratosphere). Основната й цел е да наблюдава разпространението и развитието на стратосферния озон в земната атмосфера.
В мисията Sentinel-4 Ценер наблюдава ключови газове и аерозоли, определящи качеството на въздуха в Европа, като азотен диоксид, озон, серен диоксид, формалдехид, глиоксал и аерозоли. На свой ред мисията Sentinel-5 следи въглеродния оксид, метана и стратосферния озон и с нея на глобално ниво се наблюдава климатът, качеството на въздуха и озонът.
Благодарение на този чувствителен и точен инструментариум специалистите от Европейската космическа агенция и Европейския център за средносрочни прогнози за времето знаят по всяко време на какво се дължи изтъняването на озоновия слой и неимоверното разширяване на озоновата дупка през 2020 г.
За последните 35 години сегашната е 12-ата по размер, но
най-голямата за последните 15 г.
През миналата година на 20 септември тя достига 24,8 милиона квадратни километра - близо три пъти по-голяма от площта на континенталната част на Съединените щати. Според Германския аерокосмически център озонът е елиминиран в колона с височина около 6 км в стратосферата над Южния полюс. От средата на август дупката бързо нараства и се превръща в една от най-дълбоките с рекордно ниски стойности на озона. Самият озон е молекула, съставена от три кислородни атома. Този слой заобикаля Земята на височина между 15 и 30 км и предпазва живота на планетата от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи на Слънцето.
Тъй като през миналата година бе отчетено рекордно намаляване на вредните емисии, сп. "Космос" се обърна към мениджъра на Sentinel-5 Precursor в Европейската космическа агенция Клаус Ценер, за да обясни защо в годината с толкова много локдауни и регистрирани по-ниски нива на редица замърсяващи вещества озоновата дупка беше толкова обширна и дълбока.
"Голямата озонова дупка през 2020 г. е причинена от метеорологичната ситуация през есента около Южния полюс - тя няма връзка с COVID-19 (и с локдауните - бел. ред.) - това е природен феномен", коментира пред "Космос" Клаус Ценер.
Основните "виновници" се оказват силните ветрове в района на Антарктида, скоростта на въртенето на Земята и огромните температурни амплитуди между полярните и умерените ширини. Ветровете са толкова мощни, че действат като бариера и въздушните маси над полярните и умерените ширини не могат да се смесят. Резултатът е, че над полюсите настъпва екстремно охлаждане. Температурата във въздуха стига до под минус 78 градуса по Целзий и започват да се образуват стратосферни облаци. Ледът в тях предизвиква нова реакция - енергията от Слънцето освобождава химически активни атоми хлор и бром в полярния вихър, които с висока скорост
разрушават молекулите на озона
над Южния полюс.
Когато в Южното полукълбо температурите в стратосферата започнат леко да се повишават, изчерпването на озоновия слой се забавя, полярният вихър отслабва и озоновата дупка постепенно се затваря.
На въпрос дали има някаква възможност все пак това необичайно разширение да е комбинация от природни фактори и замърсяване, Ценер бе категоричен: "Не!" Причината е, че мисиите с изключителна точност следят озонразрушаващите вещества и не са регистрирали никакво подозрително повишение в нивата им.
"Космос" попита мениджъра им Ценер дали човечеството може да бъде сигурно, че разрушаващите озона вещества са сведени до своя минимум. "Да - бе категоричен той. - Следвайки Монреалския протокол да не се излъчват озоноразрушаващи вещества."
Документът е подписан през 1987 г. в защита на озоновия слой чрез постепенно прекратяване на производството и потреблението на определени вредни вещества.
Според Ценер въз основа на Монреалския протокол и намаляването на озоноразрушаващи вещества прогнозите на учените са, че глобалният озонов слой ще достигне отново нормалното си състояние в периода около 2050 г. На въпрос дали вярва в тази перспектива, Ценер каза: "Да. Въз основа на резултатите от
мониторинга
на глобалните озонови тенденции виждаме, че разпределението на озона в стратосферата започва да се възстановява (например чрез сравняване на сателитни измервания с модели и използването на тези модели за прогнозиране)".
Изчерпването на озона над Антарктика е забелязано за първи път през 1985 година.
Тогава се установява, че определени химикали като хлорофлуоровъглеводороди (CFC), необходими за производството на тогавашните хладилници, разрушават озоновия слой. Оттогава със сателитни системи и мисии като Sentinel-4 и 5 и с целия сложен инструментариум около тях непрекъснато се следи дали някоя страна не нарушава договорките за прекратяване на тези вредни за планетата производства.
Според научни публикации за последно в началото на 2013 г. над Източен Китай е засечено неочаквано увеличение на емисиите на CFC-11. Учените смятат, че благодарение на бързото съобщаване на данните на китайското правителство разрушаването на озоновия слой е прекратено. За това свидетелства, че нивото на замърсяване там постепенно е намаляло до 2017-2018 г. Освен мониторинга и точното определяне на мястото и вида на замърсяването, ЕС направи още една важна крачка за постигане на нулеви нетни емисии на парниковите газове до 2050 г., която засега остава встрани от общественото внимание, но в бъдеще може да доведе до
революционни промени
в начина ни живот. С проекта CoEC Европа стартира фундаменталните и практически научни изследвания на процеса на изгарянето, не само при автомобилите, самолетите и другите транспортни средства, а навсякъде - при въглищните централи, при изгарянето на биомаса и др.
Сред 11-те научни центъра в проекта е и българският Национален център за суперкомпютърни приложения, а Центърът за суперкомпютри в Барселона е координатор. Целта на учените е чрез модерни технологии за моделиране и симулации да проучат целия процес на изгаряне на горива, да предложат идеи за нови горивни технологии и да разработят варианти за трансформиране на европейския енергиен и транспортен сектор.
Тоест, да се подпомогне създаването на нов тип двигатели с различен дизайн, да се разработят нови инструменти и пречистващи технологии в сегашните двигатели, във въглищните централи, въобще във всички сфери, в които има изгаряне на въглища и биомаса.
Освен това в рамките на проекта ще се тестват и нови чисти горива, ще се търсят иновативни решения как те да се използват по по-ефективен и безопасен за околната среда и човека начин.
В рамките на проекта ще се създаде и усъвършенстван симулационен софтуер за изследване на изгарянето на водород. Генерирането на „зелен“ водород от възобновяеми енергийни източници или чрез Power-to-X (P2X) технологиите ще осигури необходимото „гориво“ за работа на свръхгъвкави и чисти електроцентрали. Причината е, че те ще могат да компенсират колебанията в производството и променливите във възобновяемите енергийни източници. За да постигнат тази цел обаче, учените първо ще проучат фундаменталните и технологичните проблеми при експлоатацията на този тип централи с помощта на директни цифрови симулации (DNS) и симулации на големи вихри (LES).
Смята се, че с помощта на проекта ще бъдат променени всички типове двигатели - от самолетните, през селскостопанските машини, автомобилите, автобусите и т.н. Неслучайно един от партньорите в проекта е британският концерн "Ролс Ройс".