Dziura ozonowa mogła zostać odkryta kilkadziesiąt lat wcześniej

Historia ochrony warstwy ozonowej jest często przedstawiana jako jeden z największych sukcesów współpracy międzynarodowej w dziedzinie ochrony środowiska. Gdy w latach 70. odkryto, że freony stosowane m.in. w lodówkach i aerozolach niszczą ozon w stratosferze, reakcja była stosunkowo szybka. W 1985 r. odkryto sezonową dziurę ozonową nad Antarktydą, a dwa lata później podpisano protokół montrealski, który doprowadził do stopniowego wycofania najbardziej szkodliwych substancji. To właśnie dlatego sprawa ozonu przez lata uchodziła za przykład sytuacji, w której nauka, polityka i przemysł potrafiły zareagować wystarczająco szybko.

Nowe badanie opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences stawia jednak inne pytanie. Nie dotyczy ono tego, czy decyzje były słuszne, lecz tego, czy świat mógł zareagować jeszcze wcześniej.

Zdaniem naukowców z Massachusetts Institute of Technology odpowiedź brzmi: tak. Problem nie polegał na tym, że niszczenie ozonu jeszcze nie zachodziło. Po prostu nie dysponowaliśmy narzędziami, które pozwalałyby dostrzec pierwsze zmiany w atmosferze. Inaczej mówiąc, problem był już obecny w danych, ale ginął w szumie naturalnej zmienności atmosfery.

Freony nie były pierwszym zagrożeniem dla ozonu

Choć to freony stały się symbolem kryzysu ozonowego, nie były pierwszymi związkami chemicznymi uwalniającymi do atmosfery chlor niszczący warstwę ozonową. Znacznie wcześniej przemysł na dużą skalę wykorzystywał czterochlorek węgla jako rozpuszczalnik.

Naukowcy dysponują zarówno historycznymi danymi o jego produkcji, jak i pomiarami wykonanymi na podstawie rdzeni lodowych. Wynika z nich, że około 1950 r. stężenie czterochlorku węgla w atmosferze było trzy do czterech razy wyższe niż pierwszych freonów. Dzięki temu badacze mogli odtworzyć nie tylko skalę późniejszego problemu, ale też jego wcześniejszy etap, zanim freony zaczęły dominować w emisjach.

To oznacza, że proces niszczenia ozonu rozpoczął się wcześniej, niż zwykle się zakłada. Problem polegał na tym, że naturalne wahania stężenia ozonu skutecznie maskowały ten sygnał.

Ozon w stratosferze działa jak filtr chroniący życie na Ziemi przed nadmiarem promieniowania ultrafioletowego. Gdy jego ilość spada, więcej szkodliwego promieniowania dociera do powierzchni planety, co zwiększa ryzyko nowotworów skóry, uszkodzeń wzroku i strat w ekosystemach. Dlatego nawet niewielkie, trudne do wychwycenia zmiany w tej warstwie atmosfery mają znaczenie.

Dzisiejsze satelity zobaczyłyby to znacznie wcześniej

Warstwa ozonowa nie zachowuje się w sposób stały. Jej grubość zmienia się pod wpływem aktywności Słońca, erupcji wulkanicznych oraz naturalnych procesów zachodzących w atmosferze. W połowie XX wieku naukowcy dysponowali przede wszystkim pomiarami całkowitej ilości ozonu w atmosferze, przez co niewielkie zmiany zachodzące na określonych wysokościach pozostawały praktycznie niewidoczne. Dzięki temu naukowcy mogą dziś zobaczyć nie tylko, że ozonu ubywa, ale też gdzie i na jakiej wysokości zaczyna się ten proces.

Obecnie sytuacja wygląda inaczej. Satelity potrafią mierzyć stężenie ozonu oddzielnie w dolnej, środkowej i górnej części stratosfery, a modele komputerowe pomagają oddzielić wpływ działalności człowieka od naturalnych wahań.

Aby sprawdzić, kiedy przy użyciu takich narzędzi można byłoby po raz pierwszy zauważyć problem, badacze wykorzystali współczesny model klimatyczny uwzględniający chemię atmosfery. Wprowadzili do niego historyczne dane dotyczące emisji gazów cieplarnianych, substancji niszczących ozon oraz naturalnych zjawisk, takich jak erupcje wulkanów. Następnie przeprowadzili wiele symulacji rozpoczynających się w 1950 r., zmieniając nieznacznie warunki początkowe atmosfery.

Pierwsze sygnały pojawiłyby się już w latach 50.

Symulacje pokazały, że gdyby w 1950 r. działały dzisiejsze systemy satelitarne i metody analizy danych, statystycznie istotny sygnał spadku ilości ozonu byłby widoczny już około 1957 r. To ważne, bo tropiki nie były miejscem kojarzonym później z najbardziej spektakularnym objawem kryzysu, czyli dziurą ozonową nad Antarktydą.

Co ciekawe, nie pojawiłby się nad Antarktydą, lecz w górnej części stratosfery nad obszarami tropikalnymi. W tamtym okresie od połowy do dwóch trzecich chloru odpowiedzialnego za niszczenie ozonu pochodziło jeszcze z czterochlorku węgla, a nie z freonów.

W dolnej części stratosfery zmiany stałyby się wyraźne dopiero około 1976 r., również nad Antarktydą. Byłoby to niemal dziesięć lat przed faktycznym odkryciem dziury ozonowej. To raczej argument za tym, że bez dobrych pomiarów nawet realny problem środowiskowy może przez lata pozostać niewidoczny.

Nie oznacza to oczywiście, że świat automatycznie zdecydowałby się wtedy na zakaz stosowania szkodliwych substancji. Badanie pokazuje jedynie, że naukowcy mogliby znacznie wcześniej zgromadzić wiarygodne dowody na zachodzące zmiany.

Satelity są potrzebne, zanim problem stanie się oczywisty

Autorzy zwracają uwagę, że ich analiza ma również wymiar praktyczny. Dzisiejsze możliwości monitorowania atmosfery nie są dane raz na zawsze.

Satelita, który obecnie wykonuje najbardziej szczegółowe pomiary stężenia ozonu na różnych wysokościach stratosfery, pracuje na orbicie od 2004 r. i dawno przekroczył planowany czas działania. W ubiegłym roku w propozycji budżetu Białego Domu pojawił się nawet pomysł zakończenia jego misji. W praktyce chodzi więc nie tylko o utrzymanie jednej misji satelitarnej, ale o ciągłość obserwacji, bez której trudniej oddzielić przypadkowe wahania od trwałej zmiany.

Zdaniem autorów badania brak następcy oznaczałby, że wykrywanie niewielkich zmian zachodzących w atmosferze ponownie stanie się znacznie trudniejsze. Historia warstwy ozonowej pokazuje bowiem, że im wcześniej naukowcy dostrzegą zagrożenie, tym większa szansa na podjęcie działań, zanim skutki staną się naprawdę poważne.