Интрузия озона — редкое и удивительное явление, при котором этот газ, обычно присутствующий в стратосфере на высотах от 10 до 50 км над поверхностью Земли, временно проникает в тропосферу.

Пример явления интрузии озона в тропосферу, произошедшей 6 апреля 2012 года. В тот день быстро движущаяся область низкого давления переместилась на северо-восток через западные штаты США, пересекая западный и северный Колорадо. Богатый озоном стратосферный воздух опустился. Ветры подхватили воздушную массу, богатую озоном, и распространили её во всех направлениях, принося стратосферный озон на землю в Колорадо и вдоль северного фронтального хребта Скалистых гор. Цветная шкала отображает геопотенциальную высоту богатых озоном воздушных масс. Источник: Центр космических полётов имени Годдарда, NASA /https://svs.gsfs.nasa.gov.

Поэтому регистрация данного явления, сделанная сотрудниками Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН в ходе самолётного инструментального зондирования в марте этого года, вызвала живой интерес исследователей. Явление зафиксировано над Караканским бором в 100—150 км юго-западнее Новосибирска.

Поскольку озон и окислитель, и парниковый газ, его интрузия может оказывать значительное влияние на химические реакции в атмосфере и даже на окружающую среду. «В общем балансе тропосферного озона доля стратосферного обычно составляет от 10 до 20%. Основная часть озона — 80—90% — образуется непосредственно в тропосфере, в ходе фотохимических процессов. Причём стартовые механизмы его генерации различны в фоновых условиях и в городской атмосфере, — объясняет доктор химических наук Борис Денисович Белан, руководитель лаборатории климатологии атмосферного состава Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН. — Благодаря работам нобелевских лауреатов 1995 года Пауля Крутцена, Шервуда Роуленда и Марио Молины известно, что в фоновых условиях фотохимический процесс начинается с фотолиза (разложения под действием солнечного света. — Прим. ред.) имеющегося здесь озона. В ходе фотолиза образуется возбуждённый атом и молекула кислорода. Атом кислорода взаимодействует с молекулой водяного пара, и в ходе такой реакции возникает молекула гидроксила, которая окисляет оксид углерода, метан и другие углеводороды, что приводит к дополнительному образованию озона. Следовательно, появление в тропосфере добавки озона усиливает здесь его генерацию».

Как пояснил профессор Белан, интрузия в одном месте не приведёт к глобальным последствиям. Но струйные течения*, имеющие ширину от 200 до 1000 км и протяжённость до нескольких десятков тысяч километров, могут оказать существенную прибавку озона в тропосфере. Дополнительный озон в тропосфере, образующийся вследствие интрузии, отрицательно действует на растительность, снижая урожайность, причём по некоторым видам до 50%. По имеющимся подсчётам, например, в Западной Европе снижение урожайности сельхозкультур в результате подобного явления в среднем составляет 14%.

В ходе проведённого сотрудниками Института оптики атмосферы эксперимента были измерены также основные парниковые газы и сделаны заборы проб аэрозоля для изучения его химического состава.

Новосибирские учёные намерены продолжить исследования, чтобы более полно понять природу этого редкого явления, его потенциальные последствия для нашей планеты и улучшить прогнозы изменения климата и развития экосистем.

Результаты работы будут опубликованы в журнале «Оптика атмосферы и океана».

Комментарии к статьи

* Струйное течение — воздушное течение в верхней тропосфере и в нижней стратосфере, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и горизонтальными градиентами ветра. Такое течение напоминает гигантскую струю среди относительно слабых ветров окружающей атмосферы.

№7, 2024