Il buco dell’ozono

(Picone-Damiani)

Dove va tutto l’ozono?

Un’importante convegno europeo: European Artic Stratospheric Ozone Experiment (Easoe) è stato organizzato per studiare le regioni polari durante l’inverno 1991/92.

Si sono ottenute molte informazioni ma sono rimaste ancora molti interrogativi:

1. cosa ha causato il danno alle medie latitudini?
2. come si possono collegare le perdite ai poli con quelle alla media latitudine?

È risaputo che i CFLS e i composti che contengono bromo distruggono l’ozono ai poli e sono fortemente indiziati per i danni causati alla media latitudine.

Nel 1994 e1995 gli scienziati europei condussero SESAME, il secondo esperimento europeo della stratosfera artica e delle medie latitudini.
Essi studiarono i processi che avvenivano sia alla alta latitudine sia alla media latitudine e come fossero tra loro legati. Allo stesso tempo una spedizione prese in considerazione simili processi nell’emisfero sud.

Il più recente convegno europeo è chiamato Teseo (terzo esperimento europeo sull’ozono) che ebbe luogo dal 1997 al 1999.

Gli scienziati di molte nazioni europee stanno collaborando su un vasto raggio di esperimenti per determinare i processi responsabili dell’esaurimento dell’ozono nella bassa stratosfera e alla latitudine sull’emisfero nord. L’unità europea che coordina le ricerche sull’ozono ha tutti i dettagli sul programma THESEO.

Le reazioni chimiche

Molte delle ricerche, qui al centro per la scienza atmosferica richiede vari modelli al computer dell'atmosfera. Questi modelli studiano le specie chimiche, intorno al globo, usando la conoscenza o calcolando le condizioni climatiche: venti, temperatura e pressioni.

Gli andamenti delle varie reazioni chimiche sono dipendenti dalla temperatura e pressione e, in caso di processi fotolitici, dalla posizione del sole.

I programmi del computer, grazie ai modelli matematici che rappresentano ogni reazione, cercano di prevedere quali cambiamenti chimici avverrebbero.

La figura fornisce qualche idea sulle differenti parti di questi modelli di computer e la sequenza degli eventi eseguiti al computer.

Questi modelli spesso sono molto complicati per il lavoro umano.

Sono stati usati differenti classi di modelli, questi sono:

• Box Models (modello a box): considera soltanto un singolo punto nell'atmosfera. Tali modelli sono relativamente economici da sviluppare e funzionare su un computer o stazione di lavoro. Il vantaggio di tali modelli è che possono essere incluse reazioni chimiche molto complesse. Questo è molto utile per simulazioni di modelli di comparazione con misure nei casi teorizzati e anche per lo sviluppo di schemi meno complessi che sono usati nei modelli multi dimensionali.

• Trajectory Models (modelli a traiettoria): questi modelli rappresentano i passi successivi dopo i box models. Essenzialmente un modello traiettoria è un modello box che si muove. La traiettoria di un punto è calcolata da campi di venti sconosciuti. La chimica è allora calcolata per tutti i punti lungo la traiettoria che l'aria tocca. Questo tipo di modello è molto utile per determinare le proprietà chimiche dell'aria che giunge alle stazioni di osservazione. Attraverso l'impiego di molti modelli di traiettoria chimica è anche possibile iniziare a sviluppare una figura tridimensionale della chimica nell'atmosfera.

• Three-Dimensional Models (modelli tridimensionali): usano la nuova tecnica tridimensionale per simulare il sistema atmosferico su un diagramma di punti di latitudine e longitudine e livelli verticali (superfici di potenziale a temperatura o pressione costante). Tali modelli danno una rappresentazione realistica dei movimenti meteorologici dell'aria così come altri processi come nuvole, radiazione solare, e così via. Sotto un certo aspetto si può pensare il modello 3D come un diagramma di modelli box in cui l'aria si muove attraverso i box. Altrettanti punti che sono stati rappresentati, diventa impossibile usare gli schemi complessi di chimica trovati nei modelli box come questo collocherebbe anche una domanda sul potere di ciò che è stato calcolato. Questi modelli chimici tridimensionali richiedono computer migliori.
  In Gran Bretagna si utilizza il super computer Cray e il super computer Fujisu e i laboratori Rutherfard Appleton a Oxford.

Modelli ed osservazioni

La comparazione dei modelli si risolve con le osservazioni, infatti aiuta sia a confermare le nostre conoscenze dei processi responsabili della diminuzione di ozono sia può mettere in luce quei processi che richiedono ulteriori studi. Un modello di chimica è stato usato ampiamente nelle recenti campagne di osservazione nell'artico e nell'antartico. I seguenti grafici corrispondono alla produzione di un modello TOMCAT (diagramma - punto) con i dati del satellite TOMS (Total Ozone Mapping Spectrometer)   per l'inizio della primavera antartica. La compagnia ASHOE-TOMCAT dava una risoluzione di approssimativamente di 5 gradi per 5 gradi. Ulteriori studi sono stati fatti per soluzioni assai alte. Gli strumenti di TOM catturano i raggi solari sparsi per le loro misurazioni. Per l'inverno Antartico il dato tende ad essere scarso ed incompleto e questo dato viene dal satellite Meteor.

Il modello a colonna dell'ozono è molto simile a quello osservato dal satellite, sopra il continente antartico, ci sono poche quantità di ozono dove ci sono state distruzioni chimiche. Attorno all'estremità del vertice, tra 30s e 60s, ci sono quantità di ozono più alte. Queste alte quantità risultano dal trasporto di ozono da regioni di produzione nei tropici.