Il buco dell’ozono antartico del 2023 ha avuto un inizio precoce. Il monitoraggio del buco dell’ozono nell’emisfero meridionale da parte del Copernicus Atmosphere Monitoring Service (CAMS) ha mostrato uno sviluppo anticipato rispetto alla media nell’agosto 2023, raggiungendo rapidamente un’area di oltre 16 milioni di km2 al 29 agosto. I valori minimi della colonna di ozono di CAMS sono stati inferiori alla media per gran parte di luglio e agosto, ma stanno ora tornando a valori più tipici con l’aumento dell’area del buco dell’ozono.
All’inizio di agosto il buco dell’ozono ha iniziato a crescere rapidamente, più velocemente di quanto fosse stato tipico degli anni precedenti. Lo sviluppo del buco dell’ozono nel 2023 si classifica come il decimo più grande per agosto nel set di dati combinato di 43 anni della rianalisi ERA5/CAMS. L’area del buco dell’ozono e i dati minimi della colonna di ozono SH (grafici 1 e 2) hanno mostrato aree sostanziali di basso livello di ozono all’inizio di luglio, che sono state registrate solo una dozzina di volte negli ultimi quattro decenni.
Le serie temporali del deficit di massa dell’ozono (grafico 3) mostrano come il 2023 sia uno degli anni con il deterioramento dell’ozono più precoce, il nono deficit di massa dell’ozono più grande prima del 30 agosto nel set di dati.
L’animazione seguente mostra insieme l’evoluzione del buco dell’ozono tra il 2 luglio e il 28 agosto dall’inizio delle registrazioni nel 1979. Solo una manciata di anni mostra l’attività di distruzione dell’ozono durante i primi giorni di luglio. Nel 2023, la colonna totale di ozono si stabilizza entro la fine di luglio e inizia a formare un significativo buco dell’ozono a metà agosto.
Possibile contributo dell’eruzione del vulcano Hunga Tonga
Alcuni ricercatori ritengono che gli schemi un po’ insoliti di quest’anno potrebbero essere collegati all’eruzione del vulcano sottomarino Hunga Tonga-Hunga Haapai, a Tonga, nel gennaio 2022. Finora, lo sviluppo del buco dell’ozono nel 2023 è in anticipo di una o due settimane, rispetto alla maggior parte dei 43 anni della rianalisi combinata ERA5/CAMS.
Il modello CAMS, basato su osservazioni satellitari accoppiate con il modello Integrated Forecasting System (IFS) del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF), ha mostrato un buon accordo costante con le osservazioni della sonda per l’ozono lanciata presso la stazione antartica di Neumayer dalla NASA.
Si ritiene che l’eruzione del vulcano Hunga-Tonga nel gennaio 2022, che ha iniettato nella stratosfera quantità senza precedenti di vapore acqueo – 50 milioni di tonnellate secondo le stime – che hanno raggiunto la stratosfera antartica dopo la fine del buco dell’ozono antartico nel 2022, sia un fattore che ha contribuito a questo rapido sviluppo. Questa teoria è coerente con la fisica della stratosfera e la chimica del buco dell’ozono.
Da un lato, l’aumento del vapore acqueo disponibile può portare ad una maggiore formazione di nubi stratosferiche polari su cui i CFC possono reagire per accelerare la riduzione dell’ozono. Inoltre, il vapore acqueo potrebbe contribuire a raffreddare la stratosfera antartica, favorendo la formazione di queste nubi stratosferiche polari e dando luogo a un vortice polare più forte.
L’influenza precisa dell’eruzione dell’Hunga Tonga sul buco dell’ozono dell’emisfero meridionale è ancora oggetto di ricerca, poiché non ci sono precedenti di tali quantità di vapore acqueo iniettate nella stratosfera nelle osservazioni moderne.
Buchi dell’ozono insolitamente persistenti e grandi negli ultimi anni
I tre anni precedenti sono stati caratterizzati da forti e persistenti vortici polari stratosferici antartici e i buchi dell’ozono sono stati tra i più grandi e di più lunga durata mai registrati. Ciò non implica che il protocollo di Montreal per vietare l’uso delle sostanze che riducono lo strato di ozono (ODS) (idrofluorocarburi (HFC), idroclorofluorocarburi (HCFC) e clorofluorocarburi (CFC)) non funzioni. Al contrario, in queste condizioni, la riduzione dell’ozono sarebbe stata ancora più grave senza il divieto delle ODS.
Un’analisi del CAMS ha mostrato quanto insolitamente persistenti siano stati i buchi dell’ozono tra il 2020 e il 2022. In questi anni, il buco dell’ozono ha iniziato a formarsi a metà settembre, cosa abbastanza tipica, ma ha raggiunto la sua massima estensione più tardi del normale, verso fine settembre, ed è rimasto “aperto” fino a dicembre inoltrato, con il 2020 che ha stabilito il record di chiusura tardiva il 28 dicembre.
L’analisi CAMS ha mostrato una correlazione inversa tra le temperature nella stratosfera e il deficit medio di massa di ozono per questi anni. Il riscaldamento globale ha un effetto di raffreddamento negli strati più alti dell’atmosfera e le temperature stratosferiche più basse potrebbero contribuire a questi buchi dell’ozono grandi e duraturi nonostante il divieto delle ODS. L’analisi ha anche mostrato che alcuni buchi dell’ozono, come quello del 2022, potrebbero essere ampi e duraturi nonostante un vortice polare relativamente debole.
Missione di monitoraggio del buco dell’ozono del CAMS
Durante la primavera dell’emisfero australe (agosto – ottobre) sopra l’Antartide si sviluppa il buco dell’ozono, che raggiunge il massimo tra metà settembre e metà ottobre. Quando le temperature stratosferiche diventano più calde, la riduzione dell’ozono rallenta, il vortice polare si indebolisce e infine si rompe, e generalmente tra metà novembre e metà dicembre i livelli di ozono tornano alla normalità. La riduzione dell’ozono dipende dalla concentrazione di ODS e dalla temperatura nella stratosfera. Temperature più fredde consentono la formazione di nubi stratosferiche che contribuiscono alla distruzione dell’ozono attraverso reazioni chimiche con le ODS.
Lo strato di ozono filtra la dannosa radiazione solare UV ultravioletta e svolge un ruolo essenziale per la sostenibilità della vita sulla Terra. Le emissioni umane di sostanze che riducono lo strato di ozono alla fine del XX secolo hanno influenzato la quantità di molecole di ozono nella stratosfera, determinando il buco dell’ozono annuale sopra l’Antartico. L’esposizione alle radiazioni UV aumenta il rischio di cancro della pelle, scottature solari, danni oculari e invecchiamento precoce.
Nell’ambito della sua missione, il CAMS monitora permanentemente lo strato di ozono, con particolare attenzione alle stagioni di riduzione dello strato di ozono in Antartide (agosto-dicembre) e nell’Artico (marzo-aprile). Il direttore del CAMS, Vincent-Henri Peuch, ha commentato: “la nostra capacità di fornire analisi e previsioni tridimensionali dell’ozono ai Poli è un approccio potente per monitorare in tempo reale lo sviluppo dei buchi dell’ozono e per valutare quali sono i fattori chiave alla base di ciò che si osserva. Questo ci permette di capire in che misura particolari eventi influenzano lo sviluppo del buco dell’ozono antartico di quest’anno, come per esempio, l’eruzione Hunga Tonga-Hunga Haapai dello scorso anno che ha aumentato la quantità di vapore acqueo nella stratosfera. Al momento si tratta di una questione aperta per gli scienziati, e CAMS continuerà a fornire le sue informazioni di monitoraggio dettagliate fino a quando il buco dell’ozono del 2023 non si dissolverà nel mese di novembre o in quello di dicembre.”
