Накопленный в ФИАНе опыт мониторинга атмосферного озона на миллиметровых волнах использован при разработке радиоспектрометра для измерения вертикального распределения озоноразрушающих молекул окиси хлора в атмосфере. Одновременные измерения озона и окиси хлора позволят точнее оценить влияние окиси хлора на наблюдаемое истощение озонного слоя над Москвой в холодные сезоны.

Озон защищает жизнь на Земле от опасной биологически активной УФ-Б части солнечного ультрафиолета. Поглощая солнечное излучение в стратосфере, озон является основным источником её нагрева, влияя тем самым на температуру всей атмосферы, её динамику и климат. На распределение озона по земному шару и по высоте оказывают влияние как естественные факторы: динамика атмосферы (перемещения воздушных масс, волновые явления), тепловые, радиационные и химические процессы, извержения вулканов, активность Солнца и др., так и загрязнение атмосферы в результате человеческой деятельности.

Есть опасные озоноразрущающие молекулы, которые уничтожают озон. Даже относительно небольшое количество таких веществ наносит озонному слою очень большие потери. «Озонная дыра» над Антарктидой, площадь которой в весенние месяцы превышает 20 миллионов квадратных километров, – самый яркий пример таких потерь, возникающих в результате каталитических химических реакций с участием окиси хлора, а также соединений азота, водорода, брома. Количество окиси хлора, накопленное в атмосфере в результате выбросов долгоживущих фреонов, весьма велико. Согласно расчетам, которые опираются на множество экспериментальных данных разного характера, мы, по-видимому, находимся сейчас вблизи минимума общего глобального содержания озона", – рассказывает кандидат физико-математических наук Сергей Розанов, заведующий лабораторией спектроскопии миллиметровых волн ФИАН, сотрудники которой занимаются данной проблемой.

После обнаружения озонной дыры многие страны подписали Монреальский протокол, ограничивающий и запрещающий выброс в атмосферу наиболее опасных озоноразрушающих веществ. Есть надежда, что если Монреальский протокол и дополнения к нему будут ответственно выполняться, то в ближайшее десятилетие начнётся восстановление озонного слоя, которое, по оценкам, займет около 50 лет.

В настоящее время по данным Всемирной метеорологической организации окись хлора является наиболее опасным для озона соединением.

Поэтому одновременно с измерениями озона просто необходимо проводить измерения содержания и пространственного распределения окиси хлора, то есть проводить измерения того, что необходимо защищать, и того, что разрушает жизненно важную составляющую атмосферы. В России измерения окиси хлора на миллиметровых волнах (микроволнах) до сих пор не проводились. Более того, нет и аппаратуры для измерений вертикального распределения окиси хлора в атмосфере. Поэтому мы сейчас занимаемся созданием такого прибора", – говорит научный руководитель лаборатории, доктор физико-математических наук Сергей Соломонов.

В Лаборатории спектроскопии миллиметровых волн ФИАН уже созданы микроволновые спектрометры для измерения вертикального профиля озона в атмосфере (озонометры). Для измерений окиси хлора требуется аналогичная аппаратура, но более чувствительная, т.к. концентрация окиси хлора в стратосфере на высотах 15–50 км в несколько тысяч раз ниже концентрации озона. Именно такой новый прибор с охлаждаемым приёмником разработан и в настоящее время изготавливается в ФИАНе.

По материалам: