Команда международных ученых смогла измерить, насколько «плохие» уровни озона увеличились после промышленной революции, изучив старые молекулы кислорода, попавшие в воздушные пузырьки внутри старых слоев снега и льда.
«Мы смогли отследить, сколько озона было в древней атмосфере», — сказал ведущий автор Лоуренс Йенг, геохимик из Университета Райса. «Это не было сделано раньше, и это замечательно, что мы можем сделать это».
Команда объединила свои новые данные с современными моделями химии атмосферы, чтобы определить, что уровни озона в нижней атмосфере, также известной как тропосфера, увеличились примерно на 40% с 1850 года.
«Эти результаты показывают, что лучшие современные модели хорошо имитируют старые уровни тропосферного озона», — сказал Йенг. «Это укрепляет нашу уверенность в их способности предсказать, как уровни тропосферного озона изменятся в будущем».
«Эти меры ограничивают количество потепления, вызванного антропогенным озоном», — продолжил Йенг.
Он пояснил, что в последней оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) прогнозируется, что озон в тропосфере обеспечивает 0,4 ватт / квадратный метр радиационного воздействия на климат Земли. Однако погрешность для этой оценки составляла 50% (0,2 Вт / квадратный метр).
«Это большая ошибка», сказал Йенг. «Наличие более точных оценок доиндустриального озона может значительно уменьшить эти неопределенности. Это все равно, что гадать, насколько тяжел ваш чемодан, если за сумку свыше 50 фунтов взимается плата. Со старыми ошибками я бы сказал: «Я думаю, что моя сумка весит от 20 до 60 фунтов». Этого недостаточно, если вы не можете заплатить штраф «.
Большая часть озона Земли находится в стратосфере, где он считается «хорошим» озоном, потому что он блокирует большую часть солнечного ультрафиолетового излучения, что делает Землю пригодной для жизни. Остальной озон находится в тропосфере, ближе к поверхности Земли, где он помечен как «плохой» из-за его вредной реактивности, которая влияет на растения, животных и людей. Когда вы думаете о тропосферном озоне, подумайте о смоге в городских районах.
«Что происходит с озоном, так это то, что ученые детально изучают его лишь несколько десятилетий», — сказал Юнг. «Мы не знали, почему озон был настолько обильным в загрязнении воздуха, до 1970-х годов. Именно тогда мы начали осознавать, как загрязнение воздуха меняет химический состав атмосферы. Автомобили выпускают озон на уровне земли».
До 1970-х годов для измерения озона использовались «тесты на крахмальной бумаге», когда бумага меняет цвет после реакции с озоном. Но эти тесты невероятно ненадежны из-за множества периферийных факторов, которые могли повлиять на результаты.
«Однако [тесты на крахмальной бумаге] предполагают, что уровень приземного озона мог увеличиться до 300% за прошедшее столетие», — сказал Юнг. «Напротив, лучшие современные компьютерные модели предполагают более умеренное увеличение на 25-50%. Это большая разница. Других данных просто нет, поэтому сложно определить, какая из них верна, или обе правильно, и эти измерения, в частности, не являются хорошим ориентиром для всей тропосферы «.
Чтобы найти новые данные, Юнг и его коллеги посмотрели на след озона: следы, которые он оставляет на молекулах кислорода.
«Когда светит солнце, молекулы озона и кислорода постоянно образуются и разрушаются в атмосфере одной и той же химией», — сказал Юнг. «Наша работа в последние годы нашла естественный« ярлык »для этой химии: количество редких изотопов, которые сгруппированы вместе».
Эти группы представляют собой молекулы, которые имеют два обычных атома для молекулярного кислорода, но у них также есть редкие изотопы этих атомов вместо обычно встречающихся. Эти группы изотопов называются кислородом 18, потому что они содержат два дополнительных нейрона по сравнению с обычным атомом кислорода 16.
Юнг и его команда изучили, сколько групп кислорода-18 содержится в данном образце воздуха, и обнаружили, что группы изотопов в молекулярном кислороде различаются по количеству в зависимости от того, где происходит химическая реакция озона и кислорода. Вероятность образования пары кислород-18 в нижней стратосфере несколько увеличивается из-за холода. Однако там, где в тропосфере жарче, есть возможность образовывать меньше пар кислорода-18.
Во время промышленной революции в середине девятнадцатого века люди начали добавлять больше озона в тропосферу, и поэтому количество кислородных групп 18 должно было уменьшиться. Молекулы, найденные в ледяном конфи
