レコード更新に近い
２００３年のオゾン・ホール |
| Credit: SVS, TOMS, NASA |
| 写真の説明 |
予想通りに地球の南極の近くのオゾン・ホールが、今年、再び戻りました。
北アメリカよりわずかに大きくて今年のホールは、昨年より大きいけれども、２０００年９月１０日のレコードの更新には至りませんでした。
私たちを太陽光線の紫外線による損傷から保護するので、オゾンは重要です。
オゾンは、しかし大気に発散されているCFCs（クロロフルオロカーボン）とハロンに弱いです。
これらの有害な化学製品を自由に使うことを減らす国際的な努力は、大気の多数に前向きな影響を及ぼしているように見えます。
今年のオゾン・ホールは、比較的広さの大きさが部分的なものであると考えられます。しかし、周囲の成層圏の中の通常の大気より冷たいです。
オゾンホールのこの画像は、９月１１日に軌道を周回している地球調査衛星のトムズで撮りました。 |
今日の宇宙画像は、軽視できない南極のオゾン･ホールについてです。
記録の更新にはいたらなかったにしても今年の大きさは、南極大陸を完全に覆うほどになった模様です。
関連１枚目の画像比較でもわかるように、オゾン･ホールは年々大きくなっても小さくなっていないといえます。
危機感から近年は、大気圏への排出物質の規制が行われていますけれども、人工的にオゾン層を濃くする方法についても検討が必要かもしれません。
関連の説明として、オゾン･ホールの化学的な性質などについて触れてみました。
化学式が一見複雑のように思えたとしても、反応は案外単純に起こっているのかもしれません。
実験室だけでは得られない反応もあるいは起こっていて、オゾン層の減少や破壊につながっていることも考えられます。
便利な生活を求めるあまり私たち自身の生存危機を強めていることもまた、確かな現象として見られるようです。
2003-10-26 t.sasaki |
| A Near Record Ozone Hole in 2003 |
| Credit: SVS, TOMS, NASA |
| Explanation |
| As expected, the ozone hole near Earth's South Pole is back again this
year. This year's hole, being slightly larger than North America, is larger
than last year but short of the record set on 2000 September 10. Ozone
is important because it shields us from damaging ultraviolet sunlight.
Ozone is vulnerable, though, to CFCs and halons being released into the
atmosphere. International efforts to reduce the use of these damaging chemicals
appear to be having a positive effect on their atmospheric abundance. The
relatively large size of the ozone hole this year, however, is attributed
partly to colder than normal air in the surrounding stratosphere. The above
picture of the ozone hole was taken on September 11 by TOMS on board the
orbiting Earth Probe satellite. |
2003年10月06日号
見過ごせない南極のオゾン･ホール
雑記帳
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2003年01月01日からの宇宙画像
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ほとんどを交差法にしています。平行法で見たい方は、画像をコピーして左右の画像を入れ替えてください。２００２年４月３０日ページに立体視の方法について掲載しています。
Credit: Cambridge University
Credit: Cambridge University
Credit : Cambridge University
大気圏が年々違って動くということを認識することは、重要です。
オゾン層破壊に至る同じプロセスが毎年起こる場合であっても、それらがオゾンに持つ影響は、南極大陸の上の大気圏の気象によって変わります。
これは、大気圏の『変わりやすさ』として知られています。
減少が始まって終わるとき、この変わりやすさは減少するオゾンの量と寿命の変化に至ります。
これを図示する１９８０年から１９９１年までの各１０月の平均がこの画像になります。
人間の活動がオゾン層に影響を及ぼすという証拠は、この２０年にわたって積み重なっていました。
科学者が最初にそれを提案して以来ずっと、大気圏へクロロフルオロカーボン（CFCs）の発散が、私たちの頭上のオゾン量を減らしました。
これらのガスの分解生成物（塩素化合物）が、成層圏で検出されました。
オゾンホールが見つかったとき、その原因としてすぐにこれらの塩素化合物の増加を連想させました。
オゾンの損失は、南極に限りませんでした。同じ頃には、北の中央緯度である３０度から６０度上空で、オゾン減少が最初の確固たる強い証拠として生じました。
しかし、特定の高度の南極大陸の上空のオゾンの突然で全損に近いのとは異なり、中央の緯度のオゾンの損失は、非常に少なく年あたり数パーセントという非常に遅い現象でした。
しかし、それは現在、重大な科学的な調査のテーマであり非常に心配されるべき傾向のものです。
これらの調査結果では、衛星、航空機、風船の上空観測の他に地上の関連によって量を測定し、国際的に支えられた科学的な調査として評価されています。
オゾンの損失がどのように起こりそして破壊を誘引する原因を理解する際に、科学者はそれを「レシピ」として考慮しています。
科学者は、オゾンの損失を誘引するいくつかの材料の分析を要します。そして、現在一つずつこれらの『材料』に目を向けています。
局地の気象の特徴を調査するには、大気が極で成層圏の中で気象の特徴としてどのように作用しているかについて観測することから始まります。
右の図は、概略的に何が冬の間に南極大陸の上空で起こっているかについて示しています。
冬の極地は夜間のままで、日光は南極に達しません。
極付近の強い風は、成層圏から降りて中央で発達します。これらの強風は、『極地の渦』として知られています。
これは、極地の地域上空で大気を分離させる影響となります。
太陽光線がないので、極地の渦の範囲内の大気は非常に冷たい状態になります。
特別な雲の影響で、気温は非常に冷たいマイナス８０度近くまで達するほどです。これらの雲は、極地の成層圏の雲（略してPSCs）と呼ばれていて、水の小滴から成る空で、私たちが見慣れている雲を見ることはありません。
PSCsは、三水化物硝酸として最初にできます。
温度が冷たくなるとはいえ、大気の中で溶けた硝酸によるウォーターアイスの大きい小滴ができます。
しかし、正確な構成内容は、まだ重大な科学的な詳細がなく調査の対象です。これらのPSCsは、オゾンの損失を引き起こすために重要な課題になります。
現在、科学者は、『オゾン損失レシピ』について最初のほんの少しの材料を得ていますが、さらに以下の要点を得なければなりません。
1.その内部で大気を隔離する極地の渦の形成に至っている極地の冬の更なる調査。
2.極地の成層圏の雲の形成に十分な寒さと渦と大気を分離する冷温度の持続についての調査。
現在、南極大陸上空と北極上空で『オゾンホール』として観察されるオゾン層の破壊を引き起こしているのが、大気圏の中にある塩素と臭素化合物であると考えられています。
しかし、大気の異なる地域でのオゾン破壊について、塩素と臭素の相対的な重要性は、はっきりまだ説明されていません。
オゾン層の減少が観察された成層圏内の半分のほぼ全てが塩素と臭素で、それらは私たちの活動から産出されています。
この画像は、CFCsのライフサイクルを例示した概略図を示します。
それらが上空の成層圏と中間圏でどのように移動しているのか、そしてどのように太陽光線が化合物を分解するのか、またそれらの分解生成物が極地の渦にどのように降りるのかについてです。
塩素の主な永続する無機の運搬であり蓄積しているのは、塩化水素酸（HCl）と塩素硝酸塩（ClONO2）です。CFCsの分解生成物からこれらの型になります。
二窒素五酸化物（N2O5）は、窒素の酸化物の蓄積で、そのうえ化学的性質で重要な役割を演じます。それが活性塩素の高いレベルを維持するという点で、硝酸（HNO3）は重要です。
オゾンホールの化学作用について実感する最も重要な点のうちの1つは、重要な化学反応が異常であるということです。
特定の状況が存在しない限り、それらが大気圏で生じることができません。これは、オゾン損失のレシピの中の最初の2つの材料です。
この異常な化学の中心的な特徴は、塩素蓄積種HClとClONO2、そして、臭素対応物が極地の成層圏の雲の表層で、塩素の活発な形に変わるということです。
オゾンの破壊において最も重要な反応は、以下の通りです。
① HCl + ClONO2 -> HNO3 + Cl2
② ClONO2 + H2O -> HNO3 + HOCl
③ HCl + HOCl -> H2O + Cl2
④ N2O5 + HCl -> HNO3 + ClONO
⑤ N2O5 + H2O -> 2 HNO3
これらの反応が、極地の成層圏の雲の表層で起こるだけであることを認識することは重要で、この反応は非常に速いです。
これは、オゾンホールが奇襲のように出現する理由になります。
オゾンホールが発見される前に、表層に起こる異種の反応は大気の化学、少なくとも成層圏で軽視されました。
もう一つの材料は、それから塩素と臭素の蓄積種を速くより活発な型に変換させるこれらの異種の反応です。
これらの反応で構成される硝酸（HNO3）は、PSC分子の中に残り、そのため、窒素の酸化物のガス状態濃度が減少します。
この減少がないのならば反応によって起こるClOの除去の率を減速する『解毒』が非常に重要になります。
⑥ ClO + NO2 + M -> ClONO2 + M （ Mは、どんなところの空気分子にもあり、活性塩素の高いレベルを維持したり促進します。）
