Montrealský protokol zachránil ozónovou vrstvu
Koncem dvacátých let minulého století získal průmysl na první pohled skvělou látku – halogenované uhlovodíky (označované též zjednodušeně jako freony). Našly bohaté uplatnění v chladicích zařízeních, jako hasicí prostředky nebo hnací médium ve sprejích i jako rozpouštědla. Zdálo se, že mají pouze výhody – jsou bezbarvé, bez zápachu, nehořlavé a při vdechování nepůsobí toxicky. Proto se začaly používat masově prakticky na celém světě a to hlavně v 60. a 70. letech.
Jenže zatímco v troposféře (tedy spodní vrstvě atmosféry) jde o látky inertní (nepodléhající chemickým reakcím), ve stratosféře (vrstvě sahající cca od 11 do 50 km) se vlivem ultrafialového záření rozpadají a jejich součásti pak následně narušují přirozený proces vzniku ozónu. Nejhorší na tom je fakt, že tyto ozón poškozující látky vydrží ve stratosféře několik desetiletí. To, že stratosférického ozónu ubývá, si poprvé všimli v 60. letech chemici Sherwood Rowland a Mario J. Molina, v 70. letech pak osvětlili mechanismus poškozování ozónové vrstvy (za který dostali i Nobelovu cenu za chemii). Světu ale otevřela oči až tzv. ozónová díra nad Antarktidou, která se začala objevovat na přelomu 70. a 80. let (obr. 1). Šlo o jev vznikající během tamní zimy, kdy množství ozónu ve stratosféře kleslo přibližně o 50 %, v některých hladinách šlo dokonce o 90-ti procentní úbytek! V roce 1985 dosáhl rozsah ozónové díry téměř 29 miliónů km2. Když během tamního jara začala teplota opět stoupat, ozónová vrstva se začala zotavovat.
Obr. 1: Vývoj ozónové díry nad Antarktidou – modrá barva označuje podprůměrné hodnoty ozónu. Do roku 2006 pozorování, pro rok 2054 simulace bez přijetí Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Vzhledem k pozorovanému zesilování ozónové díry a také prodlužující se době jejího trvání začala odborná komunita bít na poplach – ostatně dvojnásobný nárůst rakoviny kůže v postižených oblastech a další zdravotní dopady byly silným argumentem. Po řadě jednání a mítinků byl 16. září 1987 v kanadském Montrealu podepsán protokol o látkách, které poškozují ozónovou vrstvu. Jeho hlavním cílem je vyloučení výroby a spotřeby regulovaných látek (96 chemických látek), které podle vědeckých důkazů poškozují ozonovou vrstvu a způsobujících tak ozonovou díru. Přistoupilo k němu přes 190 států světa. A jen díky němu se podařilo odvrátit pokračující zkázu ozónové vrstvy.
Obr. 2: Co by se stalo, kdyby se freony stále používaly – tmavě modrá barva značí množství ozónu pod 100 DU, zdroj: NASA
Vzhledem k už zmíněné dlouhotrvající době života freonů jich v atmosféře zůstává stále dost, vždyť jejich výroba byla zastavena teprve před 15 lety. Vrchol jejich koncentrace ve stratosféře nastal v roce 2000, od té doby klesl asi o 4 procenta. A největší ozónová díra nad Antarktidou byla pozorována v roce 2006. Přesto se ozónová vrstva celkově zvolna zotavuje, i když návrat do původního stavu ještě několik desetiletí potrvá.
Obr. 3: Vývoj stratosférického ozónu pro různé scénáře vývoje – modrá barva značí reálný stav, černá modelový stav při pokračující spotřebě freonů a červená očekávaný vývoj při platnosti Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Obr. 4: Vývoj UV indexu v mírných zeměpisných šířkách (30 až 50 ° severní šířky) pro různé scénáře vývoje – černá barva značí modelový stav při pokračující spotřebě freonů a červená očekávaný vývoj při platnosti Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Jenže zatímco v troposféře (tedy spodní vrstvě atmosféry) jde o látky inertní (nepodléhající chemickým reakcím), ve stratosféře (vrstvě sahající cca od 11 do 50 km) se vlivem ultrafialového záření rozpadají a jejich součásti pak následně narušují přirozený proces vzniku ozónu. Nejhorší na tom je fakt, že tyto ozón poškozující látky vydrží ve stratosféře několik desetiletí. To, že stratosférického ozónu ubývá, si poprvé všimli v 60. letech chemici Sherwood Rowland a Mario J. Molina, v 70. letech pak osvětlili mechanismus poškozování ozónové vrstvy (za který dostali i Nobelovu cenu za chemii). Světu ale otevřela oči až tzv. ozónová díra nad Antarktidou, která se začala objevovat na přelomu 70. a 80. let (obr. 1). Šlo o jev vznikající během tamní zimy, kdy množství ozónu ve stratosféře kleslo přibližně o 50 %, v některých hladinách šlo dokonce o 90-ti procentní úbytek! V roce 1985 dosáhl rozsah ozónové díry téměř 29 miliónů km2. Když během tamního jara začala teplota opět stoupat, ozónová vrstva se začala zotavovat.
Obr. 1: Vývoj ozónové díry nad Antarktidou – modrá barva označuje podprůměrné hodnoty ozónu. Do roku 2006 pozorování, pro rok 2054 simulace bez přijetí Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Vzhledem k pozorovanému zesilování ozónové díry a také prodlužující se době jejího trvání začala odborná komunita bít na poplach – ostatně dvojnásobný nárůst rakoviny kůže v postižených oblastech a další zdravotní dopady byly silným argumentem. Po řadě jednání a mítinků byl 16. září 1987 v kanadském Montrealu podepsán protokol o látkách, které poškozují ozónovou vrstvu. Jeho hlavním cílem je vyloučení výroby a spotřeby regulovaných látek (96 chemických látek), které podle vědeckých důkazů poškozují ozonovou vrstvu a způsobujících tak ozonovou díru. Přistoupilo k němu přes 190 států světa. A jen díky němu se podařilo odvrátit pokračující zkázu ozónové vrstvy.
Následky mohly být katastrofální
Co by se vlastně stalo, kdyby Montrealský protokol podepsán nebyl a látky poškozující ozón se používaly dále? Takovou otázku si položila skupina vědců sdružených kolem Paula Newmana a provedla počítačovou simulaci – uvažovali přitom trend 3 % zvyšování spotřeby freonů a podobných látek, tedy tempo, které bylo dosahováno v první polovině 70. let. Výpočet provedli do roku 2065. A co zjistili? Zatímco v roce 1974 byla průměrná hodnota ozónu na Zemi 315 Dobsonových jednotek (DU), v roce 2040 by už klesla pod 220 DU a v mírných zeměpisných šířkách by v poledních hodinách dosahoval UV index hodnoty 15 (přičemž 10 je už dnes považováno za extrémní hodnotu). Při takto vysokých hodnotách UV indexu dochází v poledních hodinách ke spálení nechráněné pokožky už během 5 minut. Pobyt na slunci je tak velmi nebezpečný. Ozónová díra nad Antarktidou by se stala záležitostí celoroční. V roce 2050 by se nad tropy snížilo množství ozónu téměř k nule. A na konci simulace, tedy v roce 2065, by už v průměru bylo ozónu jen kolem 110 DU (obr. 2 a 3), tedy o dvě třetiny méně než v 70. letech! Intensita UV záření na zemském povrchu by se zdvojnásobila (obr. 4), v některých oborech vlnových délek ale by narostla téměř 10 000krát! Samozřejmě, že jde jen o modelový výpočet, realita by mohla být mírně odlišná – jedno je ale jisté, přijetí Montrealského protokolu byla skvělá věc. A také velmi poučná – jen málokdy v historii se podařilo sjednat dohodu, se kterou by souhlasil prakticky celý svět.Obr. 2: Co by se stalo, kdyby se freony stále používaly – tmavě modrá barva značí množství ozónu pod 100 DU, zdroj: NASA
Vzhledem k už zmíněné dlouhotrvající době života freonů jich v atmosféře zůstává stále dost, vždyť jejich výroba byla zastavena teprve před 15 lety. Vrchol jejich koncentrace ve stratosféře nastal v roce 2000, od té doby klesl asi o 4 procenta. A největší ozónová díra nad Antarktidou byla pozorována v roce 2006. Přesto se ozónová vrstva celkově zvolna zotavuje, i když návrat do původního stavu ještě několik desetiletí potrvá.
Obr. 3: Vývoj stratosférického ozónu pro různé scénáře vývoje – modrá barva značí reálný stav, černá modelový stav při pokračující spotřebě freonů a červená očekávaný vývoj při platnosti Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Obr. 4: Vývoj UV indexu v mírných zeměpisných šířkách (30 až 50 ° severní šířky) pro různé scénáře vývoje – černá barva značí modelový stav při pokračující spotřebě freonů a červená očekávaný vývoj při platnosti Montrealského protokolu, zdroj: NASA
Encyklopedie počasí
Přečtěte si další články z naší rozsáhlé encyklopedie počasí, která shrnuje poznatky o meteorologii a počasí. Pochopíte řadu základních meteorologických prvků a způsob vytváření předpovědí počasí.
