Открытие ежегодного истощения озона над Антарктикой было впервые объявлено Джо Фарманом, Брайаном Гардинером и Джонатаном Шанклином в статье, опубликованной в журнале Nature 16 мая 1985 года . (платный доступ)
Я считаю, что открытие было сделано с помощью орбитального спутника, но я не уверен, какого именно.
Вопросы:
Я считаю, что открытие было сделано с помощью орбитального спутника, но я не уверен, какого именно.
Это не относится к делу.
Посмотрите на авторскую принадлежность статьи, на которую вы ссылаетесь. Три автора этой статьи были из Британской антарктической службы. Эти ученые были частью более крупной экспедиции в Антарктиду. Они направили на небо дешевый прибор (чрезвычайно дешевый по сравнению со спутниковым прибором и довольно дешевый по сравнению со стоимостью отправки ученых в Антарктиду) под названием Добсонметр и обнаружили быстрое снижение уровня озона в конце зимы / начале весны в 1984.
Озоновая дыра могла быть обнаружена с помощью пары инструментов на спутнике Nimbus 7, солнечного обратного рассеяния в ультрафиолете (SBUV) и спектрометра для картирования общего озона (TOMS). Этот спутник был запущен в 1978 году, но эти инструменты не обнаружили озоновую дыру, потому что наземное программное обеспечение, которое обрабатывало данные с этих устройств, помечало соответствующие данные как отсутствующие, а не как очень низкие.
Для этого были веские причины. Дистанционное зондирование работает лучше всего, когда показания подтверждаются более прямыми методами, в данном случае ракетными и аэростатными зондами, которые могут непосредственно измерять составные части атмосферы в зависимости от высоты. (Суффикс «зонд» - это причудливый способ сказать «зонд», или, точнее, зондирующий зонд.)
Такие низкие показания, как те, которые подразумеваются SBUV / TOMS, никогда не наблюдались этими прямыми методами или даже с помощью наземных устройств дистанционного зондирования, таких как датчик Добсона (по крайней мере, до 1984 года). Не было никакой проверки для этих очень низких измерений. Более того, SBUV/TOMS измерял ультрафиолетовое излучение, обратно рассеянное атмосферой. Этот метод считался, возможно, сомнительным, когда Солнце было очень низко над горизонтом, что было именно так в конце зимы / начале весны в полярных регионах.
Программное обеспечение для наземной обработки SBUV/TOMS, которое должно было обрабатывать огромное количество показаний и работать без присмотра, просто отбрасывало слишком низкие или слишком высокие показания, а также когда Солнце было низко над горизонтом. Я написал программное обеспечение для этих проверок в соответствии с требованиями ученых команды. Несмотря на то, что я покинул группу по обработке озона в начале 1980 года, в конце 1984 — начале 1985 года мне несколько раз звонили из НАСА, потому что «ваше имя было во всех программах». К счастью, это было легко исправить: просто ослабьте эти ограничения и перезапустите программу на исторических данных. Вскоре НАСА обнаружило, что озоновая дыра возникла еще в 1978 году, когда был запущен спутник.
Как это работает
Упрощая, лежащая в основе науки та же самая причина, по которой небо голубое, что является рэлеевским рассеянием. Небо голубое, потому что атмосфера рассеивает синий свет гораздо сильнее, чем красный. Поскольку рэлеевское рассеяние обратно пропорционально длине волны в четвертой степени, атмосфера рассеивает ультрафиолетовый свет даже сильнее, чем синий свет. В то время как часть этого света рассеивается к поверхности Земли, часть его рассеивается в космос. Глядя на частотное распределение этого обратно рассеянного света, можно понять, сколько ультрафиолетового света поглощается озоном в стратосфере, и сколько озона находится в стратосфере.
Это было слишком упрощено. Существуют и другие типы рассеяния (например, комбинационное рассеяние и рассеяние Ми). Облака отражают, а не рассеивают. Аэрозоли изменяют коэффициент Рэлея и другие коэффициенты рассеяния. Существенное влияние оказывает угол, под которым солнечный свет падает на атмосферу. Эти и другие эффекты учитываются, и алгоритмы неоднократно корректировались, чтобы лучше соответствовать прямым измерениям.
Чтобы быстро обобщить ответ:
Работа Фармана, Гардинера и Шанклина, которую вы цитируете, была чисто наземной — трое названных исследователей были из Британской антарктической службы. Данные были взяты из длительных временных рядов с использованием спектрофотометра Добсона , зарегистрированных на Аргентинских островах (65 ю.ш.) и заливе Галлея (76 ю.ш.) с момента Международного геофизического года в 1957 году. отверстие.) Насколько я понимаю, Добсон, использовавшийся в 1980-х годах, практически не изменился по сравнению с тем, что был установлен в 1950-х; существенных технологических изменений не произошло.
Впрочем, это видели и спутники. Оглядываясь назад , выяснилось, что Nimbus 7 также зафиксировал падение уровня озона примерно в это же время. Когда в середине 1984 г. были обработаны спутниковые данные США за конец 1983 г., низкие значения содержания озона были отмечены как аномалия, поэтому их сравнивали с «наземными» наземными измерениями на Южном полюсе. К сожалению, эти подсчеты на самом деле были ошибочными, неизвестными всем участникам, а британские данные из Галлея еще не были полностью доступны, поэтому их не с чем было сравнивать. В конце концов, в конце 1984 года команда США решила, что спутниковые данные, вероятно, отражают реальное явление, и планировала объявить об этом на конференции в августе 1985 года. Британская газета, однако, вышла в мае...
(В качестве бонуса: обязательно прочитайте комментарии к этому посту, так как там есть некоторые сноски от Джона Шанклина .)
Истощение озонового слоя впервые стало публично заметным вопросом примерно в 1976 году. До того времени почти никто не знал, что озон вообще представляет собой проблему, поэтому не было большого толчка к созданию спутников для его наблюдения.
Даже когда об истощении озонового слоя стало известно, некоторые отнеслись к этому скептически (конечно, особенно люди, зарабатывающие деньги на продаже аэрозолей). Например, вот несколько выдержек из статьи New York Times 1977 года 1 :
Один представитель отрасли, пожелавший остаться неназванным, сказал: «Все научные теории против фторуглеродов — это всего лишь теории, а не факты. Что нам нужно, так это больше исследований, прежде чем появятся новые запреты или ругань. Нам не нужна еще одна ложная паника».
[ ...]
Действительно, промышленность уверена, что дикие теории истощения озонового слоя будут опровергнуты. «Возможно, потребители начинают считать предположения Роуленда чепухой, как мне кажется», — сказал г-н Абпланалп.
TOMS была запущена в 1978 году, всего через два года после того, как озоновый слой и разрушение озонового слоя стали предметом общественного внимания.
Но, как уже упоминал @David Hammen, в то время нам не хватало опыта, необходимого для максимально эффективной обработки данных, поэтому сначала данные, указывающие на реальную дыру в озоновом слое, были отклонены как аномальные. Таким образом, это привело к задержке еще на пять лет (или около того) до того, как фактическая дыра (как таковая) была признана.
То же самое относилось и к более ранним измерениям. Например, «Нимбус-4» нес приборы как для обратного УФ-излучения, так и для измерения озона примерно на 40-километровом уровне, но 2 :
Этот прибор время от времени измерял очень низкие значения общего содержания озона над Антарктидой, более низкие, чем значения, измеренные где-либо еще в мире. Однако в то время было неясно, вызваны ли такие значения ошибкой измерения или каким-то реальным геофизическим эффектом.
Я также хотел бы отметить, что особенно в то время озоновая дыра была интересна в первую очередь как указание/демонстрация истощения озонового слоя в целом. Только совсем недавно появились данные, указывающие на то, что озоновая дыра сама по себе является проблемой. По-видимому, это приводит к локальному охлаждению стратосферы вблизи полюса, что, в свою очередь, приводит к усилению ветра и изменению атмосферной циркуляции 3 .
Дыры в озоновом слое были известны еще в 1957 году. Ученые просто забыли о более раннем отчете, потому что на момент открытия никто не интересовался этим вопросом.
Я столкнулся с этим фактом, когда просматривал события, записанные либо в NY Times, либо в Omaha Herald (через микрофишу), которые произошли в год моего рождения, когда я учился в колледже.
Я не нашел никаких статей в Интернете, подтверждающих это, но в статье НАСА упоминается, что британцы измеряли озон еще в 1956/1957 годах: https://ozonewatch.gsfc.nasa.gov/facts/history_SH.html
Ноутнаут
Мишан
Геррит
Дэвид Хаммен
Геррит
Дэвид Хаммен
Дэвид Хаммен
Дэвид Хаммен