Данные об озоне

Экспериментальный прогноз УФ-индекса

Озон — это особая форма существования кислорода, его аллотропная модификация, содержащая в молекуле 3 атома (О₃). В переводе с греческого озон означает «пахнущий», при нормальных условиях — голубой газ, при сжижении превращается в жидкость цвета индиго, а в твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.

Открытие озона произошло в 1840 г. немецким химиком Х. Ф. Шёнбейном, после чего многие любители науки начали наблюдения озона в разных странах, пытаясь выяснить его значение. Прошли годы, надежда, что эти наблюдения будут полезны, не оправдалась, интерес к озону пропал. Наблюдения возобновились лишь с 20-х годов XX века. В 1920 г. французскими учёными Фабри и Бюиссоном были проведены наблюдения, заложившие основу современных методов озонометрии. Фабри и Бюиссон впервые определили общее содержание озона в атмосфере (ОСО). ОСО в вертикальном столбе воздуха над наблюдателем определяется толщиной того слоя, который образовал бы весь озон в этом столбе, приведенный к стандартному давлению 1013 гПа и температуре воздуха 0°С. ОСО измеряется в атмосферо-сантиметрах и миллиатмосферо-сантиметрах, которые называют единицами Добсона.

Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Из всех характеристик и свойств атмосферного озона вертикальное распределение последнего теснее всего связано с фотохимическими процессами его образования: озон образуется в стратосфере и разрушается в тропосфере. Главной чертой его вертикального распределения является минимальное количество озона в тропосфере (8–15 % общего количества) и максимальное количество в стратосфере (90 % общего количества). Тропосферный озон составляет постоянный элемент той среды, в которой живет человек и развивается живая природа. Содержание озона в воздухе тропосферы незначительно, но вследствие деятельности человека оно может нарастать и становиться опасным. С другой стороны вблизи поверхности Земли озон активно разрушается. Большое влияние на истощение озонового слоя оказывают хлор и бром содержащие фреоны, которыми заполняют аэрозольные баллончики и системы охлаждения в холодильниках. Молекулы озона сконцентрированные в стратосфере на высоте от 10 до 40 км. определяют температурную структуру стратосферы и, поглощая вредное ультрафиолетовое излучение, сохраняют жизнь на нашей планете. Однако в то же время воздух стратосферы, содержащий много озона, и нагнетаемый в салон сверхзвуковых самолетов может быть опасен для здоровья пассажиров и команды.

Существенное изменение уровня ОСО приводит к образованию в атмосфере так называемых «озоновых дыр» и может вызывать серьезные последствия для человека и биосферы. «Озоновая дыра» — понятие условное, обозначающее область, где концентрация озона падает ниже порогового значения — 220 единиц Добсона. При достижении озоном порогового значения ультрафиолетовое излучение начинает оказывать губительное воздействие на живые организмы. Наиболее крупная по площади «озоновая дыра» расположена над Антарктикой. Образование озоновой дыры над Антарктидой — сезонное явление, оно происходит два раза в год — весной и осенью. В сентябре дыра достигает максимальной величины, поэтому 16 сентября метеорологи называют «днём озона». В последствии эта дата совпала с принятием Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой (16 сентября 1987 г.). По инициативе ООН этот день стал отмечаться как День защиты озонового слоя. Причины, по которой озоновая дыра образуются в Антарктике, связаны с особенностями местного климата. Низкие температуры антарктической зимы приводят к образованию полярного вихря. Воздух внутри этого вихря движется в основном по замкнутым траекториям вокруг Южного полюса. В это время полярная область не освещается Солнцем, и там озон не возникает. С приходом лета количество озона увеличивается и снова выходит на прежнюю норму.

Зимой и весной 2010–2011 года в Арктике впервые наблюдался процесс, который можно было назвать формированием озоновой дыры. В начале апреля Всемирная метеорологическая организация заявила, что количество озона в атмосфере в арктическом регионе этой зимой сократилось на рекордную величину — 40 %. Зимой 2010–2011 года в Арктике необычно долго держался циркумполярный вихрь, полоса сильных стратосферных воздушных течений вокруг полярной зоны, которые препятствовали перемещению к полюсу теплого воздуха. В результате к началу весны концентрация озона резко упала.

На аэрологических станциях ФГБУ «Северное УГМС» в Архангельске, на Печоре (Республика Коми), на острове Хейса (архипелаг Земля Франца-Иосифа) производятся измерения озона под методическим руководством ФГБУ «ГГО» с помощью фильтровых озонометров М-124 около 40 лет.

На станциях Архангельск и Печора помимо озона при помощи ультрафиолетметра (шара Лярше) измеряется суммарная ультрафиолетовая радиация (УФР) в области спектра УФ-В. Именно УФР в диапазоне спектра УФ-В (длина волны от 280 до 315 нанометров оказывает сильное воздействие на человека и биосферу.

Ультрафиолетовое излучение в умеренных дозах имеет профилактическое и терапевтическое значение, оказывая общее благотворное действие на организм человека.

Ультрафиолетовая недостаточность, имеющая место в полярных и субполярных районах в осеннее-зимне-весеннее время несёт негативные последствия: авитоминоз, нарушения фосфорно-кальциевого обмена и процесса обизвесткования костной ткани, а передозировка ультрафиолетовой радиации может быть опасна для кожи и глаз человека. Чем больше значение ультрафиолетовой радиации, тем меньше должно быть время приема УФ-В радиации в данное время и в данном месте.

В Канаде (г. Торонто) расположен международный центр сбора данных по озону и УФР, куда поступает информация со всего земного шара и строятся глобальные карты озона, что позволяет оценивать годовой ход озона. Так для Архангельска характерен максимум содержания озона в марте-апреле, а минимум в ноябре. В центре производится расчет глобального солнечного УФ-индекса, характеризующего уровень солнечного ультрафиолетового излучения у поверхности Земли. Он зависит от того, где вы находитесь, времени года и времени суток. Значение УФ-индекса является наивысшим, когда лучи солнца относительно земли находятся под углом 90° и по кратчайшему пути проникают через озоновый слой. Густые облака позволяют уменьшить УФ-индекс. В тени значение УФ-индекса не уменьшается.