Tầng ozone là một phần không thể thiếu của những gì làm cho Trái đất có thể ở được. Vùng tầng bình lưu này chịu trách nhiệm hấp thụ phần lớn bức xạ cực tím của Sun, do đó đảm bảo các sinh vật trên cạn không bị chiếu xạ. Từ những năm 1970, các nhà khoa học đã nhận thức được sự suy giảm ổn định của lớp này xung quanh khu vực cực nam, cùng với sự sụt giảm lớn theo mùa. Hiện tượng sau này, được gọi là lỗ thủng ozone ozone, đã là mối quan tâm lớn trong nhiều thập kỷ.
Nỗ lực khắc phục tình trạng này đã tập trung vào việc cắt giảm việc sử dụng các hóa chất công nghiệp, chẳng hạn như chlorofluorocarbons (CFC). Những nỗ lực này lên đến đỉnh điểm với việc ký kết Nghị định thư Montreal năm 1987, kêu gọi loại bỏ hoàn toàn các chất làm suy giảm tầng ozone (ODS). Và theo nghiên cứu gần đây của một nhóm các nhà khoa học NASA, lỗ thủng tầng ozone đang có dấu hiệu phục hồi đáng kể.
Nghiên cứu có tiêu đề Giảm từ chối trong sự suy giảm ôzôn ở Nam Cực và clo dưới tầng bình lưu được xác định từ Aura Lò vi sóng quan sát âm thanh Limb, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Thư nghiên cứu địa vật lý. Nghiên cứu được dẫn dắt bởi Susan E Strahan và đồng tác giả bởi Anne R. Doulass, hai nhà khoa học nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm hóa học và động lực học khí quyển của Goddard.
Để nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã tham khảo dữ liệu từ vệ tinh Aura của NASA, nơi đã theo dõi vùng cực nam từ năm 2005. Sau khi phóng vào năm 2004, mục đích của vệ tinh Aura là tiến hành đo ozone, aerosol và khí chính trong bầu khí quyển của trái đất. Và theo các bài đọc được thu thập từ năm 2005, việc giảm sử dụng CFC đã dẫn đến sự suy giảm ôzôn giảm 20%.
Nói một cách đơn giản, CFC là các hợp chất hóa học tồn tại lâu dài được tạo thành từ carbon, clo và flo. Từ nửa sau của thế kỷ 20, chúng đã được sử dụng trong một số ứng dụng công nghiệp như làm lạnh (như Freon), trong các sol khí hóa học (làm chất đẩy) và làm dung môi. Cuối cùng, các hóa chất này nổi lên trong tầng bình lưu nơi chúng trở thành đối tượng chịu bức xạ UV và bị phân hủy thành các nguyên tử clo.
Các nguyên tử clo này chơi phá hủy tầng ozone, nơi chúng xúc tác để tạo thành khí oxy (O²). Hoạt động này bắt đầu vào khoảng tháng 7 trong mùa đông Nam bán cầu, khi các tia Mặt trời gây ra sự gia tăng xúc tác của các nguyên tử clo và brom có nguồn gốc từ CFC trong khí quyển. Đến tháng 9 (tức là mùa xuân ở Nam bán cầu), các hoạt động đạt cực đại, dẫn đến lỗ thủng ozone ozone mà các nhà khoa học ghi nhận lần đầu tiên vào năm 1985.
Trong quá khứ, các nghiên cứu phân tích thống kê đã chỉ ra rằng sự suy giảm tầng ozone đã tăng lên kể từ đó. Tuy nhiên, nghiên cứu này - là nghiên cứu đầu tiên sử dụng các phép đo thành phần hóa học bên trong lỗ ozone - chỉ ra rằng sự suy giảm tầng ozone đang giảm. Hơn thế nữa, nó chỉ ra rằng sự sụt giảm được gây ra bởi sự sụt giảm trong sử dụng CFC.
Như Susan Strahan đã giải thích trong một thông cáo báo chí gần đây của NASA, Sinh Chúng tôi thấy rất rõ rằng clo từ CFC đang đi xuống trong lỗ thủng tầng ozone và sự suy giảm tầng ozone ít xảy ra do nó. Để xác định ozone và các hóa chất khác trong khí quyển đã thay đổi như thế nào từ năm này sang năm khác, các nhà khoa học đã dựa vào dữ liệu từ vệ tinh lò vi sóng Aura vệ tinh (MLS).
Không giống như các thiết bị khác dựa vào ánh sáng mặt trời để thu được quang phổ từ các khí trong khí quyển, dụng cụ này đo các khí thải tương ứng của các loại khí này. Kết quả là, nó có thể đo các khí theo dõi trên Nam Cực trong thời điểm quan trọng trong năm - khi bán cầu nam đang trải qua mùa đông và thời tiết trong tầng bình lưu và nhiệt độ thấp và ổn định.
Sự thay đổi nồng độ ozone từ đầu đến cuối mùa đông Nam bán cầu (đầu tháng 7 đến giữa tháng 9) được tính toán hàng ngày bằng các phép đo MLS mỗi năm từ năm 2005 đến 2016. Trong khi các phép đo này cho thấy sự suy giảm ôzôn, Strahan và Doulass muốn để được giảm nhất định trong việc sử dụng CFC là những gì chịu trách nhiệm.
Điều này họ đã làm bằng cách tìm kiếm các dấu hiệu axit clohydric trong dữ liệu MLS, clo sẽ hình thành bằng cách phản ứng với metan (nhưng chỉ khi hết ozone có sẵn). Như Strahan đã giải thích:
Trong thời kỳ này, nhiệt độ ở Nam Cực luôn rất thấp, do đó tốc độ phá hủy ozone phụ thuộc chủ yếu vào lượng clo có bao nhiêu. Đây là khi chúng tôi muốn đo ozone mất Đến khoảng giữa tháng 10, tất cả các hợp chất clo được chuyển đổi thuận tiện thành một loại khí, do đó, bằng cách đo axit clohydric, chúng tôi có một phép đo tốt về tổng clo.
Một gợi ý khác xuất hiện dưới dạng nồng độ oxit nitơ, một loại khí có tuổi thọ cao khác hoạt động giống như CFC trong phần lớn tầng bình lưu - nhưng không suy giảm như CFC. Nếu các chất CFC trong tầng bình lưu đang giảm, điều đó có nghĩa là sẽ có ít clo hơn so với oxit nitơ. Bằng cách so sánh các phép đo MLS của axit clohydric và oxit nitơ mỗi năm, họ đã xác định rằng nồng độ clo đang giảm khoảng 0,8% mỗi năm.
Như Strahan đã chỉ ra, điều này đã tăng thêm tới 20% từ năm 2005 đến 2016, phù hợp với những gì họ mong đợi. Điều này rất gần với những gì mô hình của chúng tôi dự đoán chúng ta sẽ thấy đối với lượng clo giảm này, cô nói. Điều này cho chúng tôi niềm tin rằng sự suy giảm tầng ozone đến giữa tháng 9 được hiển thị bởi dữ liệu MLS là do mức độ clo giảm đến từ CFC. Nhưng chúng tôi vẫn chưa thấy sự sụt giảm rõ rệt về kích thước của lỗ thủng tầng ozone bởi vì điều đó đã được kiểm soát chủ yếu bởi nhiệt độ sau giữa tháng 9, thay đổi rất nhiều từ năm này sang năm khác.
Quá trình phục hồi này dự kiến sẽ tiếp tục khi các CFC dần rời khỏi bầu khí quyển, mặc dù các nhà khoa học dự đoán rằng sự phục hồi hoàn toàn sẽ mất nhiều thập kỷ. Đây là một tin rất tốt khi xem xét rằng lỗ thủng tầng ozone được phát hiện chỉ khoảng ba thập kỷ trước và nồng độ ozone bắt đầu ổn định khoảng một thập kỷ sau đó. Tuy nhiên, như Doulass giải thích, sự phục hồi hoàn toàn không có khả năng diễn ra cho đến nửa sau của thế kỷ này:
CFCs có tuổi thọ từ 50 đến 100 năm, vì vậy chúng tồn tại trong bầu khí quyển trong một thời gian rất dài. Khi lỗ thủng tầng ozone biến mất, chúng tôi nhìn vào năm 2060 hoặc 2080. Và thậm chí sau đó vẫn có thể có một lỗ nhỏ.
Nghị định thư Montreal thường được quảng cáo là một ví dụ về hành động khí hậu quốc tế hiệu quả và vì lý do chính đáng. Nghị định thư đã được tổ chức mười ba năm sau khi đạt được sự đồng thuận khoa học về sự suy giảm tầng ozone, và chỉ hai năm sau khi phát hiện ra lỗ hổng ozone đáng báo động. Và trong những năm sau đó, các bên ký kết vẫn cam kết thực hiện mục tiêu của mình và đạt được mục tiêu giảm.
Trong tương lai, người ta hy vọng rằng hành động tương tự có thể đạt được đối với biến đổi khí hậu, vốn đã bị trì hoãn và kháng cự trong nhiều năm nay. Nhưng như trường hợp của lỗ thủng tầng ozone chứng minh, hành động quốc tế có thể giải quyết một vấn đề trước khi quá muộn.
