Kaj so vzroki za nastanek ozonske luknje?

Ozon je plin, ki nastaja in razpada v stratosferi. To je plast zraka, ki se nahaja na višini med 15 in 50 kilometri nad površjem Zemlje. Tu potekajo kemijske reakcije, zaradi katerih se večji del zelo škodljivega ultravijoličnega sevanja vpije še preden doseže površje. Ko govorimo o ultravijoličnem sevanju, imamo v mislih kratkovalovno in visoko energijsko sevanje, ki prihaja od Sonca proti Zemlji. Za razliko od koristne vidne svetlobe in toplote (infrardečega sevanja), ki ju tudi prejemamo od Sonca, škodljivega ultravijoličnega sevanja ne moremo zaznati s čutili. Na srečo se kar 90 odstotkov ultravijoličnega sevanja vpije v stratosferi in le majhen del škodljivih ultravijoličnih žarkov doseže tla.

Ozon nastaja s spajanjem enoatomnega kisika z dvoatomnim. Ker je za to potrebna Sončeva svetloba, največ ozona nastane nad tropi. Vendar pa kljub temu njegove koncentracije tu niso najvišje, saj ga stratosferski vetrovi raznesejo po vsej Zemlji. Največje koncentracije ozona najdemo v zmernih geografskih širinah. Od maksimumov se koncentracije proti poloma zmanjšujejo, še posebno občutno zmanjšanje je nad Antarktiko v zimskem času. Prav tako koncentracija ozona niha tudi z letnimi časi. Spomladi je ozonska plast tanjša, jeseni pa debelejša. Nad Evropo se spomladi ozonska plast stanjša za petino, do poletja pa se zapolni.  Čeprav je delež ozona manjši od tisočinke, brez njega življenje na Zemlji ne bi bilo mogoče.

Nastanek ozonske luknje nad Antarktiko

V času zime na južni polobli se nad Antarktiko oblikuje polarni vrtinec, kar pomeni, da zrak dalj časa ostaja nad istim območjem. V tem vrtincu lahko temperatura pade celo do -90 stopinj Celzija, kar omogoči nastanek bisernih oblakov. Na ledenih kristalčkih teh oblakov se sicer pri običajnih pogojih zelo stabilne spojine klora in floura iz neaktivnih oblik spremenijo v aktivne molekule, občutljive na Sončevo svetlobo. Slednje so nekoč uporabljali v hladilnih sistemih in klimatskih napravah. 

Septembra, ko prvi ultravijolični žarki posijejo na ledene kristale stratosferskih oblakov, se v ozračju nad Antarktiko iz tako imenovanih freonov začne sproščati klor in sproži se kemična reakcija uničevanja ozona, ki traja nekaj tednov. V polarnem vrtincu ob prisotnosti stratosferskih oblakov pri temperaturah pod -80 stopinj Celzija lahko le en sam atom klora uniči več tisoč molekul ozona. Tako nastane ozonska luknja, ki se nad Antarktiko pojavi vsako leto. Ko se polarni vrtinec spomladi razbije, se z ozonom bogatejši zrak zmeša z zrakom, kjer ozona skorajda ni več. To pomeni, da se koncentracija ozona nad Antarktiko spet dvigne. Celoten proces se prihodnjo zimo ponovi.

Tudi nad severno poloblo se marca in aprila ozonska plast nad severnim polom stanjša, vendar bistveno manj kot nad južnim polom. Polarni vrtinec je okoli severnega pola bistveno manj izrazit, kar pomeni, da se zrak v polarnih predelih pogosteje meša s toplejšim zrakom, s tem pa se zrak nad Arktiko ohladi precej manj kot nad Antarktiko. Zaradi višje temperature se iz freonov izloči manj klora in posledično razpade manj ozona.

Ko so leta 1985 odkrili ozonsko luknjo, se je svet zavezal k zmanjšanju uporabe ozonu nevarnih sestavin. Ker se je vsebnost ozonu škodljivih snovi močno zmanjšala, znanstveniki pričakujejo, da si bo ozonski plašč v naslednjih desetletjih povsem opomogel. Dokončno naj bi luknja izginila leta 2070.

Delitev ultravijoličnega sevanja

Ultravijolično sevanje je visoko energijsko sevanje, ki ga glede na valovno dolžino delimo na UVA, UVB in UVC žarke. UVC žarki imajo največjo energijo in bi bili zelo škodljivi za živa bitja, če bi se jim uspelo prebiti do površja Zemlje. Na srečo v ozračju potekajo kemijske reakcije, ob katerih se vpije večji del ultravijoličnega sevanja Sonca. UVC žarki v stratosferi povzročijo razpad dvoatomnega kisika v dva samostojna atoma, ki se nato s preostalimi dvoatomnimi molekulami kisika vežeta v triatomno molekulo ozona. Medtem ko UVC žarki pripomorejo k nastanku ozona, ga UVB žarki uničujejo. Ko UVB žarek doseže molekulo ozona, se na njej vpije, molekula pa razpade. Ozon tako v stratosferi nastaja in izgineva po naravni poti. Procesa nastanka in razpadanja ozona sta v popolnem ravnovesju, kar pomeni, da količina ozona v stratosferi brez človeškega vpliva ostaja bolj ali manj enaka.

Zaradi opisanih kemijskih reakcij se pri prehodu skozi ozračje UVC žarki absorbirajo v celoti, UVB žarki pa v 95 odstotkih. Ozračje je skoraj povsem prepustno za UVA žarke, ki povzročajo porjavelost kože, površje Zemlje pa doseže tudi manjši del UVB žarkov, ki so nam precej bolj nevarni in povzročajo kožnega raka. Ob manjši količini ozona v stratosferi se vpije manj nevarnih UV žarkov, ki zato dosežejo zemeljsko površje in posledično je tudi UV indeks višji. V Sloveniji se je to zgodilo ob koncu marca in aprila leta 2011 ter leta 2013. K sreči je ozonska luknja sezonski pojav in v drugi polovici aprila smo že opazovali ponovno obnavljanje zaščitne ozonske plasti.