ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ В АРКТИЧЕСКИХ ЗОНАХ НА ОСНОВЕ ДЗЗ COPERNICUS SENTINEL-5P

Атмосфера является одним из ключевых элементов нашей планеты, обеспечивая нас кислородом, защитой от солнечного излучения и поддержанием климата.

Озоновый слой – это часть стратосферы с наибольшим содержанием озона, образующегося в результате воздействия ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород. Озоновый слой над Арктикой является одной из ключевых областей, которые требуют особого внимания и изучения. Однако, над Арктикой происходят интенсивные химические реакции, которые приводят к разрушению озона. Это может привести к серьезным последствиям для здоровья человека и животных, а также для климата нашей планеты. В этой статье мы проанализируем данные, полученные благодаря спутнику Copernicus Sentinel-5P, и рассмотрим состояние озонового слоя в атмосфере Арктики.

Описание спутника Copernicus Sentinel-5P

Copernicus Sentinel-5P – это европейский спутник, запущенный в 2017 году, который предназначен для мониторинга состояния атмосферы Земли. Он оснащен прибором TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument), который позволяет измерять концентрации различных газов в атмосфере одновременно.

Tropomi (TROPOspheric Monitoring Instrument) представляет собой спектрометр, воспринимающий ультрафиолетовое (УФ), видимое (VIS), ближнее (NIR) и коротковолновое инфракрасное (SWIR) излучение для мониторинга озона, метана, формальдегида, аэрозоль, окись углерода, оксид азота и оксид серы в атмосфере. Он расширяет возможности OMI со спутника Aura и прибора SCIAMACHY со спутника Envisat [1].

Один из главных целей миссии Copernicus Sentinel-5P – это изучение озонового слоя над Арктикой. С помощью данных, полученных от спутника, ученые могут отслеживать изменения концентрации озона в атмосфере над этой областью. Это позволяет им предсказывать изменения климата и рассчитывать риски для здоровья человека и животных.

Кроме того, спутник Copernicus Sentinel-5P также помогает ученым изучать другие важные атмосферные явления, такие как загрязнение воздуха и изменения климата. Эти данные могут быть использованы для разработки стратегий по защите окружающей среды и борьбы с изменением климата. Также спутник используется для мониторинга состояния ледников и океанов.

В ходе исследования были проанализированы характеристики аналогов Copernicus-5P и были выделены следующий ряд преимуществ:

1. Высокая точность измерений: спутник оснащен очень точными приборами для измерения концентрации различных газов в атмосфере.

2. Частота обновления данных: спутник обновляет данные каждый день, что позволяет получать более точную информацию о состоянии атмосферы.

3. Глобальное охватывание: спутник позволяет осуществлять мониторинг состояния атмосферы на всей планете с высоким разрешением независимо от значений широты, что является критически важным для принятия решений по изменению климата и защите окружающей среды.

4. Информация о нескольких газах: спутник может измерять концентрацию нескольких газов одновременно, что позволяет более полно оценить состояние атмосферы.

Таблица 1 – Характеристики спутника Copernicus Sentinel-5P и его аналогов

Также нужно отметить бесплатный доступ к данным: данные, полученные от спутника, доступны для всех и могут использоваться для научных исследований, принятия решений и других целей.

Состояние озонового слоя в Арктике

В 1980-х годах было обнаружено, что озоновый слой разрушается из-за выбросов хлорфторуглеродов (фреонов) и других химических веществ, которые используются в промышленности и бытовой сфере[2]. Эти вещества разлагаются в стратосфере под воздействием ультрафиолетовых лучей, образуя хлор и бром, которые разрушают молекулы озона.

В Арктике происходят особенности, связанные с климатическими условиями и атмосферной циркуляцией. В зимний период, когда в Арктике наступает полная темнота, над полярным кругом образуется “озоновая дыра”, которая может быть сравнима с дырой над Антарктидой. Это происходит из-за холодных температур и стабильной атмосферной циркуляции, которые способствуют образованию облаков, содержащих хлор и бром, которые разрушают озон.

Однако с приближением весны эти условия меняются и озоновый слой начинает восстанавливаться. Также влияние на озоновый слой оказывают антропогенные факторы, такие как выбросы фреона и других химических веществ, которые могут быть перенесены в Арктику с других регионов.

В целом, состояние озонового слоя в Арктике можно охарактеризовать как “улучшающееся”, но все еще подверженное определенным рискам. Например, в 2011 году было обнаружено, что над Арктикой образовалась озоновая дыра размером более 2 миллионов квадратных километров. Данное состояние вызывает серьезные опасения. В отличие от Антарктиды, где каждую весну наблюдается образование озоновой дыры, в Арктике образование такой дыры происходит редко. Однако, в последние годы было замечено значительное уменьшение количества озона в арктическом регионе, особенно весной.

К концу марта 2020 года над Северным полюсом было зафиксировано падение содержания озона на 90 процентов. Это привело к образованию озоновой дыры — области, внутри которой содержание озона находится ниже отметки в 220 единиц Добсона (значения озона часто измеряются как количество молекул озона в вертикальном столбце и обозначаются в единицах Добсона (DU)). По словам немецкого специалиста в области физики атмосферы Мартина Дамериса (Martin Dameris), «это событие можно считать первым появлением настоящей озоновой дыры над Арктикой» [3]. Это свидетельствует о том, что риски для озонового слоя в Арктике все еще существуют.

Рисунок 1. Обширное истощение озонового слоя над Арктикой в первые месяцы 2020 года / ©NASA Ozone Watch, Nature.

Это происходит из-за ряда факторов, таких как изменение климата, увеличение выбросов фреонов и других вредных веществ, а также влияние солнечной активности. Специалисты отмечают, что сокращение озонового слоя над Арктикой может привести к увеличению ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что может вызвать различные проблемы для живых организмов, включая людей.

Рисунок 2. Данные, полученные с помощью Copernicus Sentinel 5P в период апреля 2022 г.

В связи с этим, проводятся масштабные исследования и мероприятия по защите озонового слоя над Арктикой. Важно продолжать сокращать выбросы вредных веществ и внедрять более экологически чистые технологии, чтобы сохранить озоновый слой и защитить нашу планету от опасных последствий.

Для защиты озонового слоя была принята Венская конвенция по охране озонового слоя в 1985 году и ее дополнительный протокол Монреальского протокола в 1987 году [4]. Эти международные договоренности запрещают использование хлорфторуглеродов и других вредных химических веществ, которые разрушают озоновый слой. Большинство стран мира уже прекратили производство и использование этих веществ, но все еще существуют некоторые исключения, такие как использование фреона в некоторых развивающихся странах.

Таким образом, защита озонового слоя является важной задачей для всего мирового сообщества, и необходимы дальнейшие усилия для предотвращения его разрушения.

1. Официальный сайт TROPOMI // URL: https://www.tropomi.eu/(дата обращения: 11.04.2023)
2. Жихарева В. Разрушение озонового слоя: причины и последствия // +1 (Плюс Один) — коммуникационный проект. 2023. URL: – https://plus-one.ru/manual/2022/06/07/razrushenie-ozonovogo-sloya-prichiny-posledstviya (дата обращения: 11.04.2023)
   
3. Попова М. Озоновая дыра над Арктикой начала закрываться // N+1 – научно-популярное развлекательное издание. 2023. URL: https://nplus1.ru/news/2020/05/14/arctic-ozone-recovering (дата обращения: 11.04.2023)
4. Васильев С. Над Арктикой появилась озоновая дыра рекордных размеров // Naked-science. 2023. URL: https://naked-science.ru/article/sci/nad-arktikoj-poyavilas-ozonovaya-dyra-rekordnyh-razmerov (дата обращения: 12.04.2023)
5. Витвинова, И. И. Информационная система для анализа результатов ЕГЭ поступивших в ВУЗ абитуриентов / И. И. Витвинова // Мавлютовские чтения: Материалы XVI Всероссийской молодежной научной конференции. В 6-ти томах, Уфа, 25–27 октября 2022 года. Том 5. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 803-814. – EDN MGWCYP.
6. Демочкин, И. Д. Информационная система поддержки управления отоплением и вентиляцией / И. Д. Демочкин // Мавлютовские чтения : Материалы XVI Всероссийской молодежной научной конференции. В 6-ти томах, Уфа, 25–27 октября 2022 года. Том 5. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 832-834. – EDN RGDGCQ.
7. Демочкин, И. Д. Проектирование и использование баз пространственных данных для 3D моделирования / И. Д. Демочкин // Мавлютовские чтения : Материалы XVI Всероссийской молодежной научной конференции. В 6-ти томах, Уфа, 25–27 октября 2022 года. Том 5. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 835-838. – EDN AVZHIV.
   
8. Киков, Т. И. Использование дистанционного зондирования Земли для мониторинга состояния лесов / Т. И. Киков, Т. Р. Галлямов, Р. Д. Рахимьянов // Мавлютовские чтения : Материалы XVI Всероссийской молодежной научной конференции. В 6-ти томах, Уфа, 25–27 октября 2022 года. Том 5. – Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – С. 869-873. – EDN CEGVEJ.
9. Крючков С.А., Лукьянова Т.С. Перспективы использования данных службы мониторинга атмосферы Коперника (CAMS) для геоэкологических исследований загрязнения атмосферного воздуха на локальном уровне // Международный научно-исследовательский журнал: 2019. № 11-1 (89). С. 98-102.
   URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-dannyh-sluzhby-monitoringa-atmosfery-kopernika-cams-dlya-geoekologicheskih-issledovaniy-zagryazneniya/viewer (дата обращения: 11.04.2023)
   
10. Официальный сайт Copernicus Sentinel-5P // URL: https://sentinels.copernicus.eu/web/sentinel/missions/sentinel-5p (дата обращения: 11.04.2023)
11. Официальный сайт NASA Ozone Watch // URL: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/NH.html (дата обращения: 11.04.2023)

Все статьи автора «Парсаданян Арман Артакович»