NASA projections of stratospheric ozone concentrations if chlorofluorocarbons had not been banned.
The ozone layer can be depleted by free radical catalysts, including nitric oxide (NO), nitrous oxide (N2O), hydroxyl (OH), atomic chlorine (Cl), and atomic bromine (Br)., Mentre esistono fonti naturali per tutte queste specie, le concentrazioni di cloro e bromo sono aumentate notevolmente negli ultimi decenni a causa del rilascio di grandi quantità di composti organoalogeni artificiali, in particolare clorofluorocarburi (CFC) e bromofluorocarburi. Questi composti altamente stabili sono in grado di sopravvivere all’ascesa alla stratosfera, dove i radicali Cl e Br sono liberati dall’azione della luce ultravioletta. Ogni radicale è quindi libero di avviare e catalizzare una reazione a catena in grado di abbattere oltre 100.000 molecole di ozono., Nel 2009, il protossido di azoto era la più grande sostanza che riduce l’ozono (ODS) emessa attraverso le attività umane.
I livelli di ozono atmosferico misurati dal satellite mostrano chiare variazioni stagionali e sembrano verificare il loro declino nel tempo.
La rottura dell’ozono nella stratosfera provoca un ridotto assorbimento delle radiazioni ultraviolette. Di conseguenza, la radiazione ultravioletta non assorbita e pericolosa è in grado di raggiungere la superficie terrestre ad una maggiore intensità., I livelli di ozono sono scesi di una media mondiale di circa il 4 per cento dalla fine del 1970. Per circa il 5 per cento della superficie terrestre, intorno al polo nord e sud, molto più grandi cali stagionali sono stati visti, e sono descritti come “buchi di ozono”. La scoperta dell’esaurimento annuale dell’ozono sopra l’Antartico fu annunciata per la prima volta da Joe Farman, Brian Gardiner e Jonathan Shanklin, in un articolo apparso su Nature il 16 maggio 1985.,
Regolamento
Per sostenere i tentativi di regolamentazione riusciti, il caso dell’ozono è stato comunicato ai laici “con metafore ponte di facile comprensione derivate dalla cultura popolare” e relative a “rischi immediati con rilevanza quotidiana”. Le metafore specifiche utilizzate nella discussione (scudo dell’ozono, buco dell’ozono) si sono rivelate molto utili e, rispetto al cambiamento climatico globale, il caso dell’ozono è stato molto più visto come un “tema caldo” e un rischio imminente., I laici erano cauti riguardo all’esaurimento dello strato di ozono e ai rischi di cancro della pelle.
Nel 1978, gli Stati Uniti, il Canada e la Norvegia emanarono divieti sugli spray aerosol contenenti CFC che danneggiano lo strato di ozono. La Comunità europea ha respinto una proposta analoga. Negli Stati Uniti, i clorofluorocarburi hanno continuato ad essere utilizzati in altre applicazioni, come la refrigerazione e la pulizia industriale, fino a dopo la scoperta del buco nell’ozono antartico nel 1985., Dopo la negoziazione di un trattato internazionale (il Protocollo di Montreal), la produzione di CFC è stata limitata ai livelli del 1986 con impegni a riduzioni a lungo termine. Ciò ha consentito un phase-in di dieci anni per i paesi in via di sviluppo (di cui all’articolo 5 del protocollo). Da quel momento, il trattato è stato modificato per vietare la produzione di CFC dopo il 1995 nei paesi sviluppati e successivamente nei paesi in via di sviluppo. Oggi, tutti i 197 paesi del mondo hanno firmato il trattato. A partire dal 1 gennaio 1996, solo CFC riciclati e stoccati erano disponibili per l’uso nei paesi sviluppati come gli Stati Uniti., Questa eliminazione della produzione è stata possibile grazie agli sforzi volti a garantire l’esistenza di sostanze chimiche e tecnologie sostitutive per tutti gli usi ODS.
Il 2 agosto 2003, gli scienziati hanno annunciato che l’esaurimento globale dello strato di ozono potrebbe rallentare a causa della regolamentazione internazionale delle sostanze che riducono l’ozono. In uno studio organizzato dall’American Geophysical Union, tre satelliti e tre stazioni di terra hanno confermato che il tasso di riduzione dell’ozono nell’atmosfera superiore ha rallentato significativamente durante il decennio precedente., Ci si può aspettare che alcuni guasti continuino a causa degli ODSS utilizzati da nazioni che non li hanno vietati e a causa dei gas che si trovano già nella stratosfera. Alcuni ODSS, compresi i CFC, hanno durate atmosferiche molto lunghe, che vanno da 50 a oltre 100 anni. È stato stimato che lo strato di ozono si riprenderà ai livelli del 1980 verso la metà del 21 ° secolo. Una tendenza graduale verso la “guarigione” è stata segnalata nel 2016.
I composti contenenti legami C-H (come gli idroclorofluorocarburi o gli HCFC) sono stati progettati per sostituire i CFC in determinate applicazioni., Questi composti di sostituzione sono più reattivi e meno probabilità di sopravvivere abbastanza a lungo nell’atmosfera per raggiungere la stratosfera dove potrebbero influenzare lo strato di ozono. Pur essendo meno dannosi dei CFC, gli HCFC possono avere un impatto negativo sullo strato di ozono, quindi vengono gradualmente eliminati. Questi a loro volta vengono sostituiti da idrofluorocarburi (HFC) e altri composti che non distruggono affatto l’ozono stratosferico.
Gli effetti residui dei CFC che si accumulano nell’atmosfera portano ad un gradiente di concentrazione tra l’atmosfera e l’oceano., Questo composto organoalogeno è in grado di dissolversi nelle acque superficiali dell’oceano ed è in grado di agire come tracciante dipendente dal tempo. Questo tracciante aiuta gli scienziati a studiare la circolazione oceanica tracciando percorsi biologici, fisici e chimici
Implicazioni per l’astronomia
Poiché l’ozono nell’atmosfera impedisce alla radiazione ultravioletta più energetica di raggiungere la superficie della Terra, i dati astronomici in queste lunghezze d’onda devono essere raccolti dai satelliti in orbita sopra l’atmosfera e, La maggior parte della luce proveniente da giovani stelle calde si trova nell’ultravioletto e quindi lo studio di queste lunghezze d’onda è importante per studiare le origini delle galassie. Il Galaxy Evolution Explorer, GALEX, è un telescopio spaziale ultravioletto orbitante lanciato il 28 aprile 2003, che ha funzionato fino all’inizio del 2012.
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Questa immagine GALEX della nebulosa Cygnus Loop non potrebbe essere stata presa dalla superficie della Terra perché lo strato di ozono blocca la radiazione ultravioletta emessa dalla nebulosa.