Ve dnech 27. 8. až 31. 8. 2012 se v Torontu v Kanadě konala mezinárodní konference „Quadrennial Ozone Symposium – 2012“ (QOS), kterou v pravidelných čtyřletých intervalech pořádá Mezinárodní ozonová komise (IO3C) Mezinárodní asociace pro meteorologii a atmosférické vědy (IAMAS).
Symposium je nejvýznamnějším celosvětovým setkáním odborníků zabývajících se monitoringem a studiem atmosférického ozonu a souvisejících procesů, které jeho změny v atmosféře a v životním prostředí ovlivňují. Letošní konference se účastnilo 310 odborníků z 31 zemí, kteří formou přednášek a posterů prezentovali celkem 317 příspěvků. Jejich seznam a abstrakty prezentací lze nalézt na <http:// www.cmos.ca/QOS2012/>. Podobně jako na minulých symposiích i to letošní bylo doprovázeno řadou odborných jednání specializovaných mezinárodních komisí, expertních skupin a projektových týmů. Některých se účastnili i delegáti ČHMÚ – viz. dále. Na organizaci symposia se na místní úrovni podílely Universita Toronto, Universita York, Kanadská meteorologická a oceánografická společnost a Kanadská meteorologická služba.
Program konference byl rozdělen do následujících tematických oblastí:
− Měření a analýzy celkového ozonu a jeho vertikálního rozložení,
− Metody měření a srovnání přístrojů,
− Troposférický ozon – jeho minulé a budoucí bilance a trendy a dálkový přenos,
− Měření a bilance stopových látek ovlivňujících atmosférický ozon,
− Chemie ozonu – zdroje, eliminace, bilance,
− Modelové výpočty – dynamické a chemické vazby,
− Interakce ozonu a klimatu,
− Ozon a ultrafialové záření,
− Polární ozon v troposféře a v stratosféře,
− Družicová měření ozonu,
− Různé.
V rámci stručné informace lze pro čtenáře MZ shrnout hlavní závěry konference do těchto bodů.
Měření ozonu a chemických látek, které ozon ovlivňují
Základ pozemních měření parametrů ozonové vrstvy stále tvoří především síť programu GAW (Global Atmosphere Watch) Světové meteorologické organizace (SMO), ve které se provádí naprostá většina měření celkového ozonu (tloušťky ozonové vrstvy) a vertikálního rozložení ozonu (elektrochemické balonové sondy, lidary, FTIR a Umkehr technologie). Ostatní sítě, například NDACC (Network for Detection of Atmosphere Composition Change) nebo letecké měřicí projekty (MOZAIC – Measurement of Ozone on Airbus In-service Aircraft), mají speciální charakter a zahrnují rovněž sledování chemických látek, které ovlivňují procesy tvorby a rozkladu ozonu. Těžiště monitoringu ozonu, a zejména chemismu atmosféry, se stále více přesouvá do oblasti družicových měření, kde jsou již evropské satelitní programy plně srovnatelné s programy USA, které měly v minulosti dominantní postavení. I nadále se používají jak „backscattered“, tak „limb-occultation“ technologie. Rostoucí využívání družicových měření vychází především z potřeby podrobnějšího studia změn ozonové vrstvy i troposférického ozonu jak v globálním měřítku, tak i na regionální úrovni. Základním archivačním a zdrojovým centrem pozemních měření je stále Světové ozonové a UV datové centrum SMO (WOUDC) v Torontu, které však v současné době prochází reorganizací. Družicová měření jsou ukládána v databázích příslušných agentur, které je buď samy dále analyzují nebo je poskytují spolupracujícím vědeckým institucím. Řada měření je poskytovaná jako otevřené soubory odborné veřejnosti, např. na internetových portálech NASA-SBUV a TOMS, Universita Brémy – WFDOAS, KNMI-OMI.
Analýzy ozonových měření
V minulosti se výzkum atmosférického ozonu ve výrazné míře soustředil na získání co nejrozsáhlejšího objemu zdrojových dat. V současnosti je stále více pozornost věnovaná jejich kvalitě, možnosti vzájemné kombinace, slučování a komplexnímu využití ve spojení s měřeními chemických a meteorologických parametrů atmosféry. Aktivity se soustřeďují především na homogenizaci datových řad a na standardizaci kalibrací a provozních pravidel jednotlivých typů přístrojů. Zásadním pokrokem bude připravovaná změna absorpčních koeficientů ozonu.
Polární ozon
Studium změn ozonové vrstvy a modelování těchto procesů v polárních oblastech stále patří k prvořadým výzkumným tématům. Zde totiž probíhá rozhodující redukce stratosférického ozonu vlivem ozon ničících látek (ONL), které jsou regulovány Montrealským Protokolem (MP) a jeho Dodatky. V modelech i analýzách jsou většinou koncentrace ONL v atmosféře vyjádřeny tzv. množstvím ekvivalentního efektivního stratosférického chlóru (EESC). Zatímco známá ozonová anomálie (tzv. ozonová díra) nad Antarktidou stále zůstává pravidelným každoročním jevem s dobře prostudovanými vazbami na jižní polární vír (vortex) a chemismus spojený s termodynamickými procesy, pozornost odborníků se soustřeďuje na výzkum ozonové anomálie nad Arktidou, zejména z r. 2011. Ta svými parametry (plošným rozsahem a mírou úbytku ozonu) dosáhla úrovně antarktické „ozono- vé díry“. Příčinou bylo abnormální ochlazení arktické stratosféry s navazujícím zvýšením tvorby polárních stratosférických oblaků (PSCs), jehož opakování nebo dokonce častější výskyt nelze do budoucnosti vyloučit. Celkově lze konstatovat, že stav ozonové vrstvy v polárních a vyšších zeměpisných šířkách zůstává nezměněný a počátek obnovy ozonové vrstvy zde zatím nebyl prokázán.
Ozon ve středních a rovníkových oblastech
Ve středních šířkách obou polokoulí (30–60 st.) již byla obecně ukončena první fáze obnovy ozonové vrstvy (zastavení a stabilizace úbytku ozonu) a započala její druhá etapa (postupný růst množství ozonu). Tento proces je ale geograficky a časově rozdílný. Příčinou je především regionálně závislé působení cirkulačních (NAO, AO) a dynamických procesů ve spodní stratosféře a horní troposféře (pod cca 20 km), které působí spolu s poklesem koncentrací EESC v horní stratosféře (nad cca 40 km) na šířkový transport ozonu.
Obnova ozonové vrstvy je v těchto šířkách obecně rychlejší, ale proměnlivější nad severní polokoulí. Nad jižní hemisférou je proces obnovy pomalejší i v důsledku oblastního vlivu antarktické anomálie. V rovníkovém pásmu nejsou změny ozonové vrstvy zatím podstatné.
Modelování chemických a dynamických procesů – interakce změn ozonu a klimatu
Zásadním tématem se stal výzkum vazby mezi změnami ozonové vrstvy a očekávanou změnou globálního klimatu. Intenzivní rozvoj a používání chemicko-klimatických modelů (CCM) totiž stále jasněji ukazuje na velmi těsné vazby mezi parametry atmosféry (cirkulační systémy, termodynamické procesy, radiační bilance), které formují klima a globální i regionální rozložení koncentrace ozonu ve stratosféře. Mezi nejdůležitější a nejrizikovější klimaticky podmíněné procesy patří předpokládané a již prokázané ochlazování arktické stratosféry a možné zeslabení Brewer-Dobsonovy cirkulace, která způsobuje přenos ozonu v horní stratosféře z tropů do polárních oblastí a udržuje tak jeho celoplanetární bilanci a šířkové i vertikální rozložení. Ochrana ozonové vrstvy, která je předmětem MP, se tak prolíná s posláním další mezinárodní úmluvy – Kjótského protokolu na ochranu klimatu.
Tato vazba je navíc umocněna skutečností, že značné množství ONL jsou rovněž různě aktivní skleníkové plyny (GHG). V současné době již je zřejmé, že plnění a další změny obou Protokolů bude třeba provádět ve vzájemné návaznosti.
Měření a analýzy UV záření
UV sluneční záření je nejdůležitějším klimatickým prvkem, který je přímo ovlivňován proměnlivostí stratosférického ozonu. Jeho měření se provádějí více než dvě desetiletí spolu s monitoringem ozonu jak v pozemní staniční síti, tak i družicovými spektrometry. Datové řady, které jsou v současné době k dispozici, již umožňují nejen statistické analýzy, ale také modelové prognózy UV záření v jednotlivých šířkových pásmech. Současné výsledky ukazují na podstatné zvýšení intenzity i celkového množství UV záření v důsledku úbytku stratosférického ozonu v polárních a subpolárních oblastech, kde je proto UV záření, především jeho složka UV-B, dlouhodobě potenciálním rizikovým faktorem životního prostředí.
Významné zvýšení intenzity UV záření nastává ve středních šířkách v obdobích přechodně výrazného regionálního úbytku ozonu, hlavně v jarních a letních měsících. Celkový příkon je zde ale ovlivněn také tvorbou oblačnosti a koncentracemi atmosférického aerosolu. Z tohoto důvodu zeslabení ozonové vrstvy ve středních šířkách zatím nezpůsobuje prokazatelně podstatné změny bilance UV záření.
Očekávaný vývoj a obnova ozonové vrstvy
V důsledku účinných opatření Montrealského protokolu a jeho dodatků obsah EESC v atmosféře od poloviny 90. let minulého století postupně klesá, a vytváří se tak stabilní podmínky pro obnovu ozonové vrstvy. Ta již ve středních šířkách vstupuje do své druhé fáze. Z důležitých ONL tak zůstává především potřeba omezení výroby a emisí fluorovaných uhlovodíků (HFCs), které by po r. 2020 mohly do značné míry potlačit dosavadní pozitivní vývoj. Tyto látky totiž v současné době nepodléhají regulaci MP, ale jsou předmětem mírnějšího omezení v rámci Kjótského protokolu. Modelové výsledky dalšího vývoje ozonové vrstvy, které byly předneseny na symposiu, potvrzují závěry poslední přehledové studie SMO (Ozone Assessments-2010). Podle těchto prognóz, vycházejících z CCM modelů a ze základních scénářů úbytku EESC, by se ozonová vrstva měla v severních, středních a polárních šířkách obnovit na úrovni let 2020–2035, zatímco nad jižní polokoulí až zhruba v polovině tohoto století. Proces obnovy bude významně ovlivňován změnami klimatu stratosféry, především změnou její energetické bilance v důsledku působení skleníkových plynů. Tyto procesy patrně povedou na konci století k tzv. „superobnově“ (superrecovery) vrstvy, tzn. k jejímu zesílení nad hodnoty před vznikem ozonové díry (1980). Krátkodobě (na 2–3 roky) může být obnova zpožděna případnou silnou vulkanickou činností.
Prezentace účastníků symposia z České republiky
Symposia se účastnili rovněž odborníci z několika českých pracovišť, kteří prezentovali tyto samostatné nebo kolektivní příspěvky:
− Janouch, M.: Contribution of the Czech Republic to the Detection of the State of the Earth’s Ozone Layer and UV-radiation in Antarctica, (ČHMÚ),
− Koehler, U., Vaníček, K. et al.: Global Dobson Calibration System – Basic requirement for high quality monitoring of the ozone layer, (ČHMÚ),
− Križan, P.: Vertical dependence of yearly course of ozone concentration at the selected ozonosonde stations, (ÚFA AV ČR),
− Láska, K.: Analysis of solar UV radiation at the Mendel Station, Antarctica, based on satellite ozone retrieval and cloudiness variation, (MU Brno),
− Metelka, L., Skřivánková, P., Vaníček, K.: Non-linear modeling of assimilated total ozone data series by neunal networks. A case study on the key proxies, Hradec Kralove (Czech), 1961–2010, (ČHMÚ),
− Rex, M., Skřivánková, P. et al.: Record Arctic ozone loss in spring 2011 compared with Antarctic ozone hole con-ditions,
− Skřivánková, P., Metelka, L., Vaníček, K.: Assessment of differences between Umkehr and ozone sonde profiles measured at the Czech Hydrometeorological Institute, (ČHMÚ),
− Vaníček, K., Metelka, L., Skřivánková, P.: Assimilation of Dobson, Brewer, ERA-40 and ERA-Interim total ozone data sets – impacts on evaluation of ozone recovery. A case study, Hradec Kralove (Czech), 1961–2010, (ČHMÚ),
− Váňa M.: Long-term trends of tropospheric ozone in the Czech Republic 1992–2010, (ČHMÚ),
− Von der Gathen, P., Skřivánková, P. et al.: Ozone loss rates during Arctic winters 2009/2010 and 2011/2012: Results from Match, (ČHMÚ).
Další informace
V průběhu symposia se konala řada doprovodných akcí. K nejdůležitějším patřilo zasedání IO3C, jejímž členem je a na další čtyřleté období zůstává i vedoucí Solární a ozonové observatoře ČHMÚ. Na programu byla především volba nových členů a vedení komise, stanovisko k dalšímu udržování infrastruktury monitorovacího systému v rámci SMO, archivace odborných ozonových publikací v elektronické verzi, tiskové prohlášení ke Dni ochrany ozonové vrstvy, příprava příštího konání QOS-2016 (kandiduje Soul, Jižní Korea) a udělení cen za dlouhodobý příspěvek k monitoringu ozonu a za významné publikace mladých autorů. Seznam příspěvků a jejich abstrakty jsou uvedeny na www stránkách konference <http://cmos.ca/QOS2012/>.
- září – Mezinárodní den ochrany ozonové vrstvy
V letošním roce uplynulo již 25 let od podepsání Montrealského protokolu omezujícího výrobu a používání ozon ničících látek (ONL). Toto výročí připomíná 16. září – Den ochrany ozonové vrstvy vyhlášený Organizací spojených národů. Jeho letošním mottem je: „Ochrana naší atmosféry pro budoucí generace“. K 25. výročí MP vydala Mezinárodní ozonová komise (IO3C) http://ioc.atmos.uiuc.edu.>, která je expertní součástí Mezinárodní asociace pro meteorologii a atmosférické vědy (IAMAS), tiskové prohlášení <http://montreal-protocol.org/new_site/en/ozone_day_details.php>
Tento dokument stručně shrnuje působení MP a současný stav a vývoj ozonové vrstvy tak, jak je uvedeno v předchozích bodech tohoto příspěvku. Prohlášení navíc zdůrazňuje skutečnost, že současná ekonomická situace v některých zemích vede k omezování monitoringu ozonové vrstvy v pozemní síti. Tento nepříznivý vývoj spolu s nutností průběžné obnovy družicových platforem by způsobil snižování měřící kapacity celosvětového systému měření ozonu a ONL následně i omezení možnosti hodnotit stav a modelovat další vývoj ozonové vrstvy v následujících desetiletích. Proto IO3C vyzývá příslušné národní i mezinárodní instituce k pokračování podpory současné měřicí infrastruktury a vědeckých analýz, bez kterých by nemohlo být letošní motto Mezinárodního dne ochrany ozonové vrstvy naplněno. Česká republika patří k zemím, které si příkladným plněním MP a jeho dodatků a intenzivním zapojením do dlouhodobého monitoringu ozonové vrstvy získaly mezinárodní respekt a uznání. Tuto skutečnost dokumentuje i udělení čestné plakety za práci v oblasti ochrany ozonové vrstvy, kterou ČR udělil Program OSN pro životní prostředí (UNEP). Její slavnostní převzetí ministrem životního prostředí ČR proběhlo dne 17. 9. 2012 v Praze.
Karel Vaníček, Meteorologické zprávy, roč. 65, 2012/5
