L’ozono artico raggiungerà livelli record nel 2024 a causa di rare serie di onde su scala planetaria

A causa dei sistemi meteorologici su larga scala che hanno perturbato l’atmosfera superiore durante l’inverno 2023-2024, nella stratosfera sopra l’Artico si è registrato il più grande quantitativo di ozono mai registrato dai satelliti.

Un team di scienziati della NASA e dell’Università di Leeds ha pubblicato i propri risultati in un articolo del settembre 2024 su Geophysical Research Letters. “Data l’assenza di livelli elevati di ozono artico dagli anni ’70”, hanno scritto gli autori, “il record di marzo 2024 dovrebbe essere considerato un presagio positivo del futuro ozono artico”.

Ragioni per l'aumento dell'ozono artico a livelli elevati

Tra dicembre 2023 e marzo 2024, una serie di onde su scala planetaria si sono propagate verso l’alto attraverso l’atmosfera e hanno rallentato la corrente a getto stratosferica che circolava attorno all’Artico. Quando ciò accade, l’aria alle medie latitudini converge al polo, inviando ozono nella stratosfera artica.

Oltre all’afflusso di ozono, c’è stata una minima riduzione della tipica riduzione dell’ozono dovuta a sostanze come il cloro, ha affermato Paul Newman, capo scienziato per le scienze della Terra presso il Goddard Space Flight Center della NASA e autore principale dello studio. "È stato un inverno molto dinamico e attivo nell'emisfero settentrionale", ha detto.

Lo strato di ozono stratosferico è una protezione solare naturale che assorbe le radiazioni ultraviolette (UV) dannose. Gli autori hanno calcolato che tra aprile e luglio 2024, l’indice UV era inferiore dal 6 al 7% nell’Artico e dal 2 al 6% inferiore alle medie latitudini dell’emisfero settentrionale. Meno radiazioni UV significano meno danni al DNA delle piante e un minor rischio di cataratta, cancro della pelle e sistema immunitario indebolito negli esseri umani e negli animali.

L’attività del marzo 2024 è in netto contrasto con quella del marzo 2020, quando le concentrazioni di ozono stratosferico hanno raggiunto livelli estremamente bassi. Senza l’interruzione dovuta agli eventi delle onde atmosferiche superiori, i venti circumpolari costanti hanno impedito all’ozono proveniente da altre latitudini di ricostituire la stratosfera artica. Il vortice polare stabile ha anche creato condizioni più fredde della media, favorevoli al verificarsi di reazioni che riducono lo strato di ozono.

Le mappe sopra mostrano le concentrazioni di ozono sull’Artico nel marzo 2020 (a sinistra) e nel marzo 2024 (a destra), illustrando la grande quantità di variazioni possibili lì. Le medie mensili sono state calcolate dal team Ozone Watch della NASA e si basano sui dati acquisiti dall'OMPS (Ozone Mapping Profiler Suite) sul satellite Suomi-NPP della NASA e della NOAA.

A differenza di quanto accade in Antartide, dove ogni anno si formano buchi di ozono, la concentrazione di ozono nell’Artico è altamente variabile e soggetta ai “variazioni annuali” del clima troposferico e stratosferico, ha affermato Newman.

Forti eventi di onde dalla fine di dicembre 2023 e all’inizio di marzo 2024 hanno provocato l’aumento della concentrazione di ozono visibile nel grafico sopra. I livelli di ozono hanno raggiunto il picco a marzo, come di solito accade, e poi sono rimasti ben al di sopra della media. Anche maggio, giugno, luglio e agosto hanno stabilito nuovi record per le concentrazioni medie mensili di ozono. "Questo è davvero un periodo estivo straordinario nel nord", ha detto Newman.

Per quanto riguarda le cause dell’insolito clima stratosferico, gli autori hanno esaminato una serie di fattori senza trovare una risposta chiara. L’effetto del cambiamento climatico, ad esempio, è difficile da quantificare. "Potrebbe esserci un fattore climatico qui, ma non è ovvio", ha detto Newman. Per quanto riguarda modelli atmosferici più ampi, come El Niño e l'oscillazione quasi biennale: "Forse, ma il contributo è relativamente piccolo".

Oltre al clima stratosferico, che è il principale determinante dei livelli di ozono nell’Artico, gli autori ritengono che le tendenze a lungo termine probabilmente abbiano aumentato le concentrazioni di ozono ai massimi storici. Da quando il Protocollo di Montreal ha gradualmente eliminato la produzione di clorofluorocarburi (CFC) e halon, dannosi per l’ozono, nel 1987, i livelli di ozono si sono lentamente ripresi. Pertanto, i livelli elevati di marzo 2024 rientravano nelle aspettative degli autori: il modello chimico-climatico di Goddard, GEOSCCM, ha mostrato una probabilità di 1 su 8 di un massimo storico entro il 2025, e si prevedono ulteriori record in futuro.

Tuttavia, poiché i CFC persistono nell’atmosfera per decenni, non si prevede che l’ozono artico medio ritorni ai livelli del 1980 fino al 2045 circa, osservano.

L’aumento delle concentrazioni di gas serra nella stratosfera accelera anche il recupero dell’ozono. “Questo record è probabilmente il risultato della diminuzione delle sostanze che riducono lo strato di ozono e dell’aumento dei gas serra. Altrimenti sarebbe stato semplicemente un anno positivo e non un anno record”, ha detto Newman. “Considero quest’anno un presagio del futuro.”

Immagini dell'Osservatorio della Terra della NASA di Machala Garrison, con dati per gentile concessione di NASA Ozone Watch. Storia di Lindsey Doermann.