För första gången, forskare har visat genom direkta satellitobservationer av ozonhålet att nivåerna av ozonförstörande klor minskar, vilket resulterar i mindre ozonnedbrytning.

Mätningar visar att minskningen av klor, till följd av ett internationellt förbud mot klorinnehållande konstgjorda kemikalier som kallas klorfluorkolväten (CFC), har resulterat i cirka 20 procent mindre ozonutarmning under den antarktiska vintern än det var 2005 – det första året som mätningar av klor och ozon under den antarktiska vintern gjordes av NASA:s Aura-satellit.

"Vi ser mycket tydligt att klor från CFC går ner i ozonhålet, och att mindre ozonnedbrytning sker på grund av det, " sa huvudförfattaren Susan Strahan, en atmosfärisk forskare från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

CFC är långlivade kemiska föreningar som så småningom stiger upp i stratosfären, där de bryts isär av solens ultravioletta strålning, frigör kloratomer som fortsätter att förstöra ozonmolekyler. Stratosfäriskt ozon skyddar livet på planeten genom att absorbera potentiellt skadlig ultraviolett strålning som kan orsaka hudcancer och grå starr, undertrycker immunförsvaret och skadar växtlivet.

Två år efter upptäckten av det antarktiska ozonhålet 1985, världens nationer undertecknade Montrealprotokollet om ämnen som bryter ned ozonskiktet, som reglerade ozonnedbrytande föreningar. Senare ändringar av Montrealprotokollet fasade helt ut produktionen av CFC.

Tidigare studier har använt statistiska analyser av förändringar i ozonhålets storlek för att argumentera för att ozonnedbrytningen minskar. Denna studie är den första som använder mätningar av den kemiska sammansättningen inuti ozonhålet för att bekräfta att inte bara ozonnedbrytningen minskar, men att minskningen beror på minskningen av CFC.

Studien publicerades den 4 januari i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .

Det antarktiska ozonhålet bildas under september på södra halvklotets vinter när de återkommande solstrålarna katalyserar ozonförstöringscykler som involverar klor och brom som främst kommer från CFC. För att avgöra hur ozon och andra kemikalier har förändrats från år till år, forskare använde data från Microwave Limb Sounder (MLS) ombord på Aura-satelliten, som har gjort mätningar kontinuerligt runt om i världen sedan mitten av 2004. Medan många satellitinstrument kräver solljus för att mäta atmosfäriska spårgaser, MLS mäter mikrovågsutsläpp och, som ett resultat, kan mäta spårgaser över Antarktis under den viktigaste tiden på året:den mörka sydliga vintern, när stratosfärvädret är tyst och temperaturen är låg och stabil.

Förändringen i ozonnivåer över Antarktis från början till slutet av södra vintern – början av juli till mitten av september – beräknades dagligen från MLS-mätningar varje år från 2005 till 2016. "Under denna period, Antarktis temperaturer är alltid mycket låga, så graden av ozonförstöring beror mest på hur mycket klor det finns, ", sa Strahan. "Det är då vi vill mäta ozonförlusten."

De fann att ozonförlusten minskar, men de behövde veta om en minskning av CFC var orsaken. När ozonförstörelsen pågår, klor finns i många molekylära former, de flesta är inte uppmätta. Men efter att klor har förstört nästan allt tillgängligt ozon, det reagerar istället med metan och bildar saltsyra, en gas mätt med MLS. "I mitten av oktober, alla klorföreningar omvandlas bekvämt till en gas, så genom att mäta saltsyra har vi ett bra mått på den totala klorhalten, sa Strahan.

Lustgas är en långlivad gas som beter sig precis som CFC i stora delar av stratosfären. CFC minskar vid ytan men dikväveoxid gör det inte. Om CFC i stratosfären minskar, sedan med tiden, mindre klor bör mätas för ett givet värde på dikväveoxid. Genom att jämföra MLS-mätningar av saltsyra och dikväveoxid varje år, de fastställde att de totala klorhalterna minskade i genomsnitt med cirka 0,8 procent årligen.

Den 20 procentiga minskningen av ozonnedbrytningen under vintermånaderna från 2005 till 2016, som fastställts från MLS-ozonmätningar, förväntades. "Detta är mycket nära vad vår modell förutspår att vi borde se för den här mängden klorminskning, ", sade Strahan. "Detta ger oss förtroende för att minskningen av ozonnedbrytning till och med mitten av september som visas av MLS-data beror på sjunkande klornivåer som kommer från CFC. Men vi ser ännu inte en tydlig minskning av storleken på ozonhålet eftersom det främst styrs av temperaturen efter mitten av september, som varierar mycket från år till år."

Ser fram emot, det antarktiska ozonhålet bör fortsätta att återhämta sig gradvis när CFC lämnar atmosfären, men fullständig återhämtning kommer att ta decennier. "CFC har en livslängd från 50 till 100 år, så de hänger kvar i atmosfären väldigt länge, sa Anne Douglass, en kollega atmosfärsforskare vid Goddard och studiens medförfattare. "När ozonhålet är borta, vi tittar på 2060 eller 2080. Och även då kan det fortfarande finnas ett litet hål."