Степень повреждения озонового слоя, который следует из большого, взрывчатого извержения, зависит от сложной атмосферной химии, включая уровни сделанной человеком эмиссии в атмосфере. Используя сложное химическое моделирование, исследователи из Гарвардского университета и Университета Мэриленда исследовали то, что произойдет с озоновым слоем в ответ на крупномасштабные извержения вулканов по остатку этого века и в нескольких различных сценариях выброса парниковых газов.
Исследование было недавно издано в Геофизических Письмах об Исследовании.Стратосфера земли все еще приходит в себя после исторического выпуска хлорфторуглеродов (CFCs) и других исчерпывающих озон химикатов. Даже при том, что CFCs были постепенно сокращены Монреальским Протоколом 30 несколько лет назад, уровни содержащих хлор молекул в атмосфере все еще подняты. Взрывчатые извержения вулканов, которые вводят большие количества двуокиси серы в стратосферу, облегчают химическое преобразование хлора в более реактивные формы, которые разрушают озон.
Исследователи давно знали об этом, когда концентрации хлора от произведенного человеком CFCs будут высоки, истончение озонового слоя закончится после извержения вулкана. Когда уровни хлора от CFCs низкие, извержения вулканов могут на самом деле увеличить толщину озонового слоя.
Но точно когда этот переход происходит – от извержений, которые исчерпывают озон к извержениям, которые увеличиваются, толщина озонового слоя – долго была сомнительна. Предыдущее исследование поместило окно перехода где угодно между 2015 – 2040.
Исследователи Гарварда нашли, что извержения вулканов могли привести к истончению озонового слоя до 2070 или вне, несмотря на снижение концентраций сделанного человеком CFCs.«Наши образцовые результаты показывают, что уязвимость колонки озона к большим извержениям вулканов, вероятно, продолжится поздно в к 21-му веку, значительно позже, чем предыдущие оценки», сказал Дэвид Вилмут, который направил исследование и является координатором проекта из Школы Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук и Отдела Химии и Химической Биологии.Так, почему это изменение происходит настолько позже, чем ранее мысль?
«Предыдущие оценки не приняли во внимание определенные естественные источники газов галогена, такие как очень недолгий bromocarbons, происходящий из морского планктона и микроводорослей», сказали Эрик Клобас, ведущий автор и Гарвард химический доктор философии физики кандидат.Составление этой эмиссии точно настраивает выбор времени изменения от извержений, которые вызывают истончение озонового слоя к извержениям, которые увеличивают толщину озонового слоя. Эти естественные источники брома становятся особенно важными в более низкой стратосфере после того, как концентрации испускаемого человеком CFCs уменьшились.«Мы нашли, что концентрация брома от естественных, очень недолгих органических соединений критически важна», сказал Клобас. «Даже маленький, изменения части за триллион в количестве брома из этих источников могут означать различие между концом извержения вулкана 21-го века, приводящего к истощению колонки озона или улучшению колонки озона».
Исследователи тогда исследовали, как вулканическое событие размер извержения горы Пинатубо, которое стреляло приблизительно в 20 миллионов метрических тонн двуокиси серы в стратосферу в 1991, повлияет на озоновый слой в 2100. Команда смоделировала четыре различных сценария выброса парниковых газов, в пределах от очень оптимистического к тому, что обычно считают худшим вариантом.Команда нашла, что самое оптимистическое проектирование будущих концентраций парникового газа привело к большей части истончения озонового слоя от извержения вулкана. С другой стороны, в пессимистическом сценарии, в котором выбросы парниковых газов продолжают увеличиваться быстро в течение 21-го века, извержение Pinatubo-размера горы на самом деле привело бы к небольшому увеличению озона.
Исследователи нашли, что более холодные стратосферические температуры и более высокие уровни метана в этом сценарии обуздают важные исчерпывающие озон химические реакции.Но, вот футболист: все вышеупомянутые сценарии предположили, что извержение вулкана только введет серу в стратосферу, как извержение 1991 года горы Пинатубо на Филиппинах.
Если бы извержение должно было также ввести содержащие галоген химикаты, такие как водородный хлорид (HCl) в стратосферу, результаты могли быть страшными.«Если бы вулканические галогены, которые обычно присутствуют в больших количествах в извержениях вулканов, должны были разделить существенно в стратосферу – в каком-либо сценарии выброса парниковых газов, в будущем то – это потенциально вызвало бы серьезные потери стратосферического озона», сказал Клобас.
В таком случае Соединенные Штаты видели длительное и значительное уменьшение в толщине озонового слоя – вверх 15 – 25 процентов в самом высоком смоделированном сценарии галогена. Даже маленькие сокращения толщины озонового слоя, который ограждает поверхность Земли от разрушающего ДНК ультрафиолетового излучения, могут неблагоприятно повлиять на здоровье человека и другую жизнь на этой планете.
«Эти извержения – очень необычные события, но возможность действительно существует, как свидетельствуется в хронологической записи», сказал Вилмут.