Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Þverfræðilegt efni Umhverfismál

Af hverju verður þynning á ósonlaginu yfir suðurpólnum þar sem eru fáar verksmiðjur, en ekki yfir Bandaríkjunum?

Ágúst Kvaran

Skýringin á því að ósonþynning gerist öðru fremur yfir suðurpólnum er í meginatriðum þríþætt. Í fyrsta lagi berast efnin sem valda þynningunni um allan lofthjúpinn þó að þau eigi að miklu leyti upptök sín í iðnríkjunum eins og spyrjandi hefur í huga. Í öðru lagi dregst ósonið í lofhjúpnum sérstaklega að suðurskautssvæðinu þegar þar er vetur vegna öflugrar háloftalægðar sem myndast þar á þeim árstíma. Í þriðja lagi myndast þá í lofthjúpnum skilyrði til þess að eyðingarefnin „endurfæðast” og eyðingin í heild verður sérlega ör. Þessi efni gegna hvatahlutverki í eyðingunni og langlífi þeirra skiptir því verulegu máli.

Þegar vetur er á suðurheimskautinu myndast þar gríðarstór lofthvirfill eða háloftalægð (vortex), í laginu líkt og sporbaugur séð ofan frá. Við það dregst ósonríkt loft frá hærri loftlögum niður en ósonsnautt loft víkur burt frá lægðarmiðjunni neðar. Loftið í lægðinni er mjög kalt, eða um -80°C. Við þessi skilyrði myndast svonefnd heimskautaský í háloftunum, en í þeim eru örsmáir ískristallar með uppleystum efnum sem innihalda í senn niturfrumeindir (N) og súrefnisfrumeindir (O), það er að segja nituroxíð (NOx). Við samruna nituroxíðsameinda og vatnssameinda (H2O) í slíkum kristöllum myndast saltpétursýrusameindir (HNO3). Þegar myndun þessara heimskautaskýja nær hámarki þekja þau stóran hluta alls Suðurskautslandsins. Þau geta verkað hvetjandi á efnaferli sem leiða til eyðingar ósonlagsins eins og nú verður lýst.

Eyðing ósonlagsins getur átt sér stað við efnahvörf stakeinda eins og klóratóma (Cl) við ósonsameindir (O3). Klóratóm losna úr sameindum við rofnun þeirra fyrir tilstilli orkuríkra útfjólublárra sólargeisla í háloftunum. Talið er að ein og sama klór-stakeindin geti eytt um 100.000 ósonsameindum að jafnaði áður en hún binst annaðhvort á nýjan leik í stöðuga sameind sem getur ekki rofnað fyrir tilstilli sólargeislunar, eða hún hverfur úr heiðhvolfinu. Meðal sameinda sem klóratóm geta þannig bundist á nýjan leik má nefna vetnisklóríð (HCl). Undir „venjulegum kringumstæðum” eru klóratóm sem bundin eru í slíkum sameindum skaðlaus fyrir ósonlagið. Ef heimskautaský eru hins vegar fyrir hendi gegnir öðru máli. Vetnisklóríðsameindir sem komast í snertingu við kristalyfirborð í heimskautaskýjum geta, fyrir áhrif frá sameindum kristallanna, rofnað á nýjan leik og myndað klórsameindir (Cl2). Slík virkni nefnist yfirborðshvötun. Klórsameindir geta því næst rofnað við sólargeislun og klóratóm myndast á nýjan leik. Þannig auka heimskautaskýin til muna ósoneyðingarmátt klóratóma í heiðhvolfinu yfir suðurskautinu.

Sambærilegra áhrifa frá heimskautaskýjum gætir hvergi annars staðar á jörðinni, þar með talið yfir Bandaríkjunum. Þetta er álitin vera meginskýringin á því að ósoneyðandi virkni yfir suðurheimskautinu er miklu meiri en annars staðar á jörðinni.

Myndin hér á eftir sýnir hvernig magn (hlutþrýstingur) ósons er háð hæð yfir suðurheimskautinu annars vegar að vetrarlagi í ágústmánuði (græni ferillinn) þegar pólarskýjamyndunin hefur náð hámarki og hins vegar að vorlagi, í október sama ár, þegar sólargeislunar hefur notið í vaxandi mæli (rauði ferillinn). Af þessu má glöggt sjá að mikil ósoneyðing hefur átt sér stað á þessu tímabili í um 18 km hæð yfir jörðu þar sem ósonlagið er (það er að segja þar sem ósonstyrkur er mestur).



Skýringar við myndina: Hlutþrýstingur ósons yfir suðurheimskautinu í ágúst og október 1986, sem sýnir eyðingu eða minnkun ósons í heiðhvolfinu að vorlagi (október). Skammstöfunin mb stendur fyrir þrýstingseininguna millibar (einn þúsundasti úr bari) en nb táknar nanóbar, sem er einn milljónasti úr millibari).

Heimildir:

Vefsíða áhugamanns um ósonlagið

"Er eyðing ósonlagsins af völdum efnahvarfa?", Ágúst Kvaran, Náttúrufræðingurinn, 60. árg., nr. 3, bls. 127-134, (1991).

Sjá einnig svör við spurningunum:

Höfundur

Ágúst Kvaran

Ágúst Kvaran

prófessor emeritus í eðlisefnafræði við HÍ

Útgáfudagur

5.9.2002

Spyrjandi

Urður Björnsdóttir, fædd 1988

Efnisorð

Tilvísun

Ágúst Kvaran. „Af hverju verður þynning á ósonlaginu yfir suðurpólnum þar sem eru fáar verksmiðjur, en ekki yfir Bandaríkjunum?“ Vísindavefurinn, 5. september 2002. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1962.

Ágúst Kvaran. (2002, 5. september). Af hverju verður þynning á ósonlaginu yfir suðurpólnum þar sem eru fáar verksmiðjur, en ekki yfir Bandaríkjunum? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1962

Ágúst Kvaran. „Af hverju verður þynning á ósonlaginu yfir suðurpólnum þar sem eru fáar verksmiðjur, en ekki yfir Bandaríkjunum?“ Vísindavefurinn. 5. sep. 2002. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1962>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Af hverju verður þynning á ósonlaginu yfir suðurpólnum þar sem eru fáar verksmiðjur, en ekki yfir Bandaríkjunum?
Skýringin á því að ósonþynning gerist öðru fremur yfir suðurpólnum er í meginatriðum þríþætt. Í fyrsta lagi berast efnin sem valda þynningunni um allan lofthjúpinn þó að þau eigi að miklu leyti upptök sín í iðnríkjunum eins og spyrjandi hefur í huga. Í öðru lagi dregst ósonið í lofhjúpnum sérstaklega að suðurskautssvæðinu þegar þar er vetur vegna öflugrar háloftalægðar sem myndast þar á þeim árstíma. Í þriðja lagi myndast þá í lofthjúpnum skilyrði til þess að eyðingarefnin „endurfæðast” og eyðingin í heild verður sérlega ör. Þessi efni gegna hvatahlutverki í eyðingunni og langlífi þeirra skiptir því verulegu máli.

Þegar vetur er á suðurheimskautinu myndast þar gríðarstór lofthvirfill eða háloftalægð (vortex), í laginu líkt og sporbaugur séð ofan frá. Við það dregst ósonríkt loft frá hærri loftlögum niður en ósonsnautt loft víkur burt frá lægðarmiðjunni neðar. Loftið í lægðinni er mjög kalt, eða um -80°C. Við þessi skilyrði myndast svonefnd heimskautaský í háloftunum, en í þeim eru örsmáir ískristallar með uppleystum efnum sem innihalda í senn niturfrumeindir (N) og súrefnisfrumeindir (O), það er að segja nituroxíð (NOx). Við samruna nituroxíðsameinda og vatnssameinda (H2O) í slíkum kristöllum myndast saltpétursýrusameindir (HNO3). Þegar myndun þessara heimskautaskýja nær hámarki þekja þau stóran hluta alls Suðurskautslandsins. Þau geta verkað hvetjandi á efnaferli sem leiða til eyðingar ósonlagsins eins og nú verður lýst.

Eyðing ósonlagsins getur átt sér stað við efnahvörf stakeinda eins og klóratóma (Cl) við ósonsameindir (O3). Klóratóm losna úr sameindum við rofnun þeirra fyrir tilstilli orkuríkra útfjólublárra sólargeisla í háloftunum. Talið er að ein og sama klór-stakeindin geti eytt um 100.000 ósonsameindum að jafnaði áður en hún binst annaðhvort á nýjan leik í stöðuga sameind sem getur ekki rofnað fyrir tilstilli sólargeislunar, eða hún hverfur úr heiðhvolfinu. Meðal sameinda sem klóratóm geta þannig bundist á nýjan leik má nefna vetnisklóríð (HCl). Undir „venjulegum kringumstæðum” eru klóratóm sem bundin eru í slíkum sameindum skaðlaus fyrir ósonlagið. Ef heimskautaský eru hins vegar fyrir hendi gegnir öðru máli. Vetnisklóríðsameindir sem komast í snertingu við kristalyfirborð í heimskautaskýjum geta, fyrir áhrif frá sameindum kristallanna, rofnað á nýjan leik og myndað klórsameindir (Cl2). Slík virkni nefnist yfirborðshvötun. Klórsameindir geta því næst rofnað við sólargeislun og klóratóm myndast á nýjan leik. Þannig auka heimskautaskýin til muna ósoneyðingarmátt klóratóma í heiðhvolfinu yfir suðurskautinu.

Sambærilegra áhrifa frá heimskautaskýjum gætir hvergi annars staðar á jörðinni, þar með talið yfir Bandaríkjunum. Þetta er álitin vera meginskýringin á því að ósoneyðandi virkni yfir suðurheimskautinu er miklu meiri en annars staðar á jörðinni.

Myndin hér á eftir sýnir hvernig magn (hlutþrýstingur) ósons er háð hæð yfir suðurheimskautinu annars vegar að vetrarlagi í ágústmánuði (græni ferillinn) þegar pólarskýjamyndunin hefur náð hámarki og hins vegar að vorlagi, í október sama ár, þegar sólargeislunar hefur notið í vaxandi mæli (rauði ferillinn). Af þessu má glöggt sjá að mikil ósoneyðing hefur átt sér stað á þessu tímabili í um 18 km hæð yfir jörðu þar sem ósonlagið er (það er að segja þar sem ósonstyrkur er mestur).



Skýringar við myndina: Hlutþrýstingur ósons yfir suðurheimskautinu í ágúst og október 1986, sem sýnir eyðingu eða minnkun ósons í heiðhvolfinu að vorlagi (október). Skammstöfunin mb stendur fyrir þrýstingseininguna millibar (einn þúsundasti úr bari) en nb táknar nanóbar, sem er einn milljónasti úr millibari).

Heimildir:

Vefsíða áhugamanns um ósonlagið

"Er eyðing ósonlagsins af völdum efnahvarfa?", Ágúst Kvaran, Náttúrufræðingurinn, 60. árg., nr. 3, bls. 127-134, (1991).

Sjá einnig svör við spurningunum:...