Keski-ilmakehän otsoni

Otsonin esiintyminen otsonikerroksessa voidaan ymmärtää hyvin ottamalla huomioon auringon säteilyn aikaansaamat reaktiot happiyhdisteissä ja katalyyttiset reaktiot kloorin, typpioksidin, bromin ja vetyhdisteiden kanssa. Otsonin jakautumisen eri leveysasteille määrää yläilmakehän kiertoliike päiväntasaajalta korkeille leveysasteille. Korkeille leveysasteille kasaantuukin huomattavasti suurempia otsonipitoisuuksia kuin mitä päiväntasaajan yläpuolella havaitaan.

Otsonin yleinen kato voidaan selittää katalyyttisten kaasujen lisääntymisellä keski-ilmakehässä. Keskileveysasteilla otsonin on arvioitu vähentyneen noin 5 % verrattuna tilanteeseen ennen vuotta 1980. Etelämantereella viimeisen 20-vuoden aikana havaitut kokonaisotsonin kadot ovat kuitenkin olleet useana vuonna jopa 70 %:n luokkaa ja myös pohjoisella napa-alueella on mitattu poikkeuksellisen kylmien talvien jälkeen jopa 40 %:n otsonikatoja.

Otsonituhon keskittyminen napa-alueille selittyy napa-alueiden ilmakehän erityispiirteistä talviaikaan. Lämpötilat laskevat auringonsäteilyn puutteessa erittäin alhaisiksi. Lämpötila voi olla –80 °C tai jopa alle 20 km korkeudella, kun se keskileveysasteilla ja päiväntasaajalla on noin –60 °C. Talvella navan ympärille muodostuu napapyörre, joka eristää tehokkaasti napa-alueen ilmakehän muusta ilmakehästä.

Matala lämpötila tekee mahdollisiksi pilvien syntymisen keski-ilmakehän alaosassa (15–25 km). Pilviä kutsutaan helmiäispilviksi. Pilvet koostuvat vedestä, typpihaposta ja rikkihaposta. Pilvet tarjoavat otollisen ympäristön otsonia tuhoavien aineiden vapautumiselle. Etelämantereen polaaripyörre on erittäin pysyvä ja kylmä ja antaa siten mahdollisuuden suuriin otsonikatoihin. Pohjoinen napapyörre hajoaa yleensä1–2 kuukautta aiemmin kuin eteläinen ja otsonikato jää vähäisemmäksi.