Το στρώμα του όζοντος, που ονομάζεται επίσης οζονόσφαιρα, είναι περιοχή της ανώτερης ατμόσφαιρας, μεταξύ περίπου 10 και 35 χλμ πάνω από την επιφάνεια της Γης, που περιέχει σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις μορίων όζοντος (O3).
Περίπου το 90% του όζοντος της ατμόσφαιρας βρίσκεται στη στρατόσφαιρα, σε μια περιοχή που εκτείνεται από 10–18 χλμ έως περίπου 50 χλμ πάνω από την επιφάνεια της Γης.
Στη στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας αυξάνεται με την αύξηση του ύψους, φαινόμενο που δημιουργείται από την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από το στρώμα του όζοντος. Το στρώμα του όζοντος λειτουργεί όπως ένα σφουγγάρι καθώς εμποδίζει σχεδόν όλη την ηλιακή ακτινοβολία με μήκη κύματος μικρότερα από 290 nm να φτάσει στην επιφάνεια της Γης, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων τύπων υπεριώδους (UV) και άλλων μορφών ακτινοβολίας που θα μπορούσαν να προκαλέσουν βλάβες ή ακόμη και να σκοτώσουν τα περισσότερα ζωντανά όντα. Τι είναι όμως η τρύπα του Όζοντος; Στο παρακάτω άρθρο αναλύεται ο μηχανισμός δημιουργίας και καταστροφής του όζοντος.
Που βρίσκεται η τρύπα του Όζοντος
Στα μεσαία γεωγραφικά πλάτη, οι μέγιστες συγκεντρώσεις όζοντος εμφανίζονται σε ύψος από 20 έως 25 χλμ. Οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις βρίσκονται σε ύψος από 26 έως 28 χλμ στις τροπικές περιοχές και από περίπου 12 έως 20 χλμ πάνω από τους πόλους.
Το μεγαλύτερο μέρος του εναπομείναντος όζοντος εμφανίζεται στην τροπόσφαιρα, δηλαδή το στρώμα της ατμόσφαιρας που εκτείνεται από την επιφάνεια της Γης μέχρι τη στρατόσφαιρα. Το όζον κοντά στην επιφάνεια συχνά δημιουργείται από αλληλεπιδράσεις μεταξύ ορισμένων ρύπων (όπως οξείδια του αζώτου και πτητικές οργανικές ενώσεις), με τη συνεισφορά του ηλιακού φωτός και των υψηλών θερμοκρασιών. Είναι ένα από τα πρωταρχικά συστατικά της φωτοχημικής αιθαλομίχλης, ένα φαινόμενο που μαστίζει πολλές αστικές και περιαστικές περιοχές σε όλο τον κόσμο, ιδιαίτερα τους καλοκαιρινούς μήνες.
Δημιουργία και καταστροφή του όζοντος
Η παραγωγή όζοντος στη στρατόσφαιρα προκύπτει κυρίως από το σπάσιμο των χημικών δεσμών εντός των μορίων οξυγόνου (O2) από ηλιακά φωτόνια υψηλής ενέργειας. Αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται φωτοδιάσπαση, έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση μεμονωμένων ατόμων οξυγόνου, τα οποία αργότερα ενώνονται με άθικτα μόρια οξυγόνου για να σχηματίσουν όζον. Οι αυξανόμενες συγκεντρώσεις οξυγόνου στην ατμόσφαιρα πριν από περίπου δύο δισεκατομμύρια χρόνια επέτρεψαν τη συσσώρευση όζοντος στην ατμόσφαιρα της Γης, μια διαδικασία που οδήγησε σταδιακά στο σχηματισμό της στρατόσφαιρας. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο σχηματισμός του στρώματος του όζοντος έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της ζωής στη Γη, ελέγχοντας τα επικίνδυνα επίπεδα ακτινοβολίας UVB (υπεριώδης ακτινοβολία με μήκη κύματος μεταξύ 315 και 280 nm) και διευκολύνοντας έτσι τη μετανάστευση των μορφών ζωής από τους ωκεανούς στη στεριά.
Η ποσότητα του όζοντος στη στρατόσφαιρα ποικίλλει φυσικά καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους ως αποτέλεσμα χημικών διεργασιών που δημιουργούν και καταστρέφουν τα μόρια του όζοντος και ως αποτέλεσμα των ανέμων και άλλων διαδικασιών μεταφοράς που μετακινούν τα μόρια του όζοντος σε όλο τον πλανήτη. Κατά τη διάρκεια αρκετών δεκαετιών, ωστόσο, οι ανθρώπινες δραστηριότητες άλλαξαν σημαντικά το στρώμα του όζοντος.
Η παγκόσμια μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος που παρατηρείται από τη δεκαετία του 1970, είναι πιο έντονη στους πόλους και σχετίζεται με την αύξηση του χλωρίου και του βρωμίου στη στρατόσφαιρα. Αυτές οι χημικές ουσίες, αφού απελευθερωθούν από την υπεριώδη ακτινοβολία από τους χλωροφθοράνθρακες (CFC) και άλλους αλογονάνθρακες (ενώσεις άνθρακα-αλογόνου) που τις περιέχουν, καταστρέφουν το όζον αφαιρώντας μεμονωμένα άτομα οξυγόνου από τα μόρια του όζοντος. Η μείωση είναι τόσο εκτεταμένη που οι λεγόμενες τρύπες του όζοντος (περιοχές σοβαρά μειωμένης κάλυψης του όζοντος) σχηματίζονται πάνω από τους πόλους κατά την έναρξη των αντίστοιχων ανοιξιάτικων περιόδων τους. Η μεγαλύτερη τέτοια τρύπα —η οποία εκτείνεται σε πάνω από 20,7 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα σε σταθερή βάση από το 1992—εμφανίζεται ετησίως πάνω από την Ανταρκτική μεταξύ Σεπτεμβρίου και Νοεμβρίου.
Ορισμένες φυσικές διεργασίες, όπως οι μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις, μπορεί να έχουν έμμεση επίδραση στα επίπεδα του όζοντος. Για παράδειγμα, η έκρηξη του όρους Pinatubo το 1991 δεν αύξησε τις συγκεντρώσεις χλωρίου στη στρατόσφαιρα, αλλά παρήγαγε μεγάλες ποσότητες μικροσκοπικών σωματιδίων που ονομάζονται αεροζόλ. Αυτά τα αερολύματα αυξάνουν την αποτελεσματικότητα του χλωρίου στην καταστροφή του όζοντος. Τα αερολύματα στη στρατόσφαιρα δημιουργούν μια επιφάνεια στην οποία το χλώριο που βρίσκεται στα CFC μπορεί να καταστρέψει το όζον.
Ωστόσο, η επίδραση από τα ηφαίστεια είναι βραχύβια. Δεν συμβάλλουν όλες οι πηγές χλωρίου και βρωμίου στην καταστροφή του στρώματος του όζοντος. Για παράδειγμα, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το χλώριο από τις πισίνες, τις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, το θαλασσινό αλάτι και τα ηφαίστεια δεν φτάνει στη στρατόσφαιρα. Αντίθετα, οι ODS (ουσίες που καταστρέφουν το όζον) είναι πολύ σταθερές και δεν διαλύονται στη βροχή. Έτσι, δεν υπάρχουν φυσικές διεργασίες που απομακρύνουν τις ODS από την κατώτερη ατμόσφαιρα.
Καθώς η ποσότητα του στρατοσφαιρικού όζοντος μειώνεται, το μεγαλύτερο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας φθάνει στην επιφάνεια της Γης και οι επιστήμονες ανησυχούν ότι τέτοιες αυξήσεις της UV θα μπορούσαν να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα και την ανθρώπινη υγεία. Η ανησυχία για την έκθεση σε επιβλαβή επίπεδα υπεριώδους ακτινοβολίας ήταν ο κύριος μοχλός της δημιουργίας διεθνών συνθηκών, όπως το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ για τις ουσίες που καταστρέφουν τη στιβάδα του όζοντος και οι τροποποιήσεις του, που έχουν σχεδιαστεί για την προστασία του στρώματος του όζοντος της Γης.
Το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ στέφθηκε με επιτυχία: περίπου το 99% των χημικών ουσιών που καταστρέφουν το όζον έχουν καταργηθεί σταδιακά από το 1987. Η ψύξη της ανώτερης στρατόσφαιρας λόγω αυξημένου διοξειδίου του άνθρακα, πιστεύεται ότι συνέβαλε στη συρρίκνωση της τρύπας του όζοντος πάνω από τους πόλους και δημιούργησε ελαφρώς υψηλότερα επίπεδα όζοντος στη στρατόσφαιρα συνολικά. Μελέτες αναφέρουν ότι οι συνεχείς μειώσεις των χημικών ουσιών που καταστρέφουν το όζον όπως ορίζονται από το Πρωτόκολλο του Μόντρεαλ και τις μετέπειτα συμφωνίες, αναμένεται να οδηγήσουν σε μικρότερη τρύπα του όζοντος πάνω από την Ανταρκτική μετά το 2040 και επιστροφή στα επίπεδα του 1980 πάνω από την Ανταρκτική περίπου το 2060 και πάνω από την Αρκτική μέχρι το 2034 περίπου.
