Polární stratosférické mraky

Polární stratosférické mraky neboli Polar Stratospheric Clouds (PSC), někdy zvané též perleťová oblaka, se objevují ve stratosféře v polárních oblastech při mimořádně chladných teplotních podmínkách. Hrají důležitou roli v procesu vzniku Antarktické ozónové díry, jelikož některé chemické procesy, které se podílí na destrukci ozónu, probíhají pouze na povrchu těchto mraků. Zatímco teploty vzduchu v troposféře dlouhodobě rostou, ve stratosféře (ve výšce 10 až 50 kilometrů) klesají. Tento jev je způsoben zvětšováním skleníkového efektu a v důsledku usnadňuje narušování ozónové vrstvy.

Polární stratosferické mraky se vyskytují ve třech hlavních fázích, které se označují jako typ I.A, typ I.B a typ II.

Typ I.A obsahuje částice složené z vody a kyseliny dusičné v pevné fázi - NAT (nitric acid trihydrate), popřípadě NAD (nitric acid dihydrate). Částice NAT mohou existovat v pevném skupenství i při teplotách o 5 – 7 °C přesahujících bod tání. Tento jev není ještě zcela vysvětlen, je však pravděpodobné, že zamrznutí kapek je způsobeno srážkami s vysoce energetickým kosmickým zářením (the cosmic ray induced freezing) (Yu, 2004). Tyto částice mohou vázat další HNO3 a narůstají do rozměrů až 20 μm. Jak jejich hmotnost roste, klesají postupně až do troposféry. Jelikož tímto procesem dochází k odstraňování dusíku ze stratosféry, je nazýván nevratná denitrifikace a v důsledku značně přispívá k destukci ozónu (Alfred, 2007).

PSC typu I.B obsahují částice, jež jsou menší (0,08 – 0,3 μm), než u typu IA, takzvané "podchlazené kapky terciárního roztoku" (supercooled ternary solution droplets) – STS droplets. Ty vznikají srážením HNO3 a H2O na přítomný aerosol složený z H2SO4 a H2O. Tyto částice nedosahují dostatečných hmotností na to, aby klesaly do troposféry a způsobovaly tak nevratnou denitrifikaci, nicméně také odstraňují plynnou HNO3 a způsobují tak dočasnou denitrifikaci (Lowe et al, 2006).

PSC typu I.B se za určitých okolností může změnit na typ I.A. Děje se tak v malém teplotním intervalu okolo 3 – 5 °C nad bodem tání ledu. Rychlost, se kterou tato změna složení mraku probíhá, závisí na tom, do jaké míry kondenzují jednotlivé komponenty. To je určeno velikostí částic a parciálním tlakem jednotlivých složek v plynné fázi, takže, zatímco u molekul vody trvá kondenzace několik sekund, u HNO3 může trvat od několika minut pro malé částice (≈0,1 μm) až po několik hodin pro větší částice (≈2μm) (Lowe et al, 2006).

Polární stratosférické mraky typu II se skládají z ledových krystalků, které na sebe navazují vodní páru z okolního vzduchu, zvětšují svůj objem a hmotnost a postupně klesají do troposféry, což má za následek dehydrataci stratosféry (Lowe et al, 2006).

Polární stratosférické mraky tedy ovlivňují proces destrukce ozónu dvěma hlavními způsoby. Zaprvé denitrifikují a dehydratují stratosféru, zadruhé poskytují aktivní povrch, jakožto místo, kde probíhají heterogenní chemické reakce, při kterých se méně aktivní látky HCl a ClONO2 přeměňují na aktivnější sloučeniny chlóru HOCl a Cl2. Tyto reakce probíhají pouze na povrchu PCS a jsou velmi rychlé (Rowland, 2006).

Související články

• Narušení ozónové vrstvy
• Atmosféra Země
• Ochrana ozónové vrstvy
• Montrealský protokol

Literatura

• ALFRED, J., FROMM, M., BEVILACQUA, R., NEDOLUHA, G. Observations and analysis of polar stratospheric clouds detected by POAM III and SAGE III during the SOLVE II/VINTERSOL campaign in the 2002/2003. Atmospheric Chemistry and Physics [online]. 2007, vol. 7 [cit. 2007-08-11]. Dostupný z URL: <www.atmos-chem-phys.net/7/2151/2007/>.
• LOWE, D., MACKENZIE, A. R., SCHLAGER, H. Liquid particle composition and heterogeneous reactions in a mountain wave Polar Stratospheric Cloud. Atmospheric Chemistry and Physics [online]. 2006, vol. 6 [cit. 2007-08-13]. Dostupný z URL: <http://www.atmos-chem-phys.net/6/3611/2006/acp-6-3611-2006.html>.
• ROWLAND, F. S. Stratospheric ozone depletion. Philosophical Transactions of The Royal Society B [online]. 2006, vol. 361, no. 1469 [cit. 2007-08-09], s. 769-790. Dostupný z URL: <http://www.journals.royalsoc.ac.uk/content/501842p67034t582/fulltext.html>. ISSN 1471-297.
• YU, F. Formation of large NAT particles and denitrification in polar stratosphere: possible role of cosmic rays and effect of solar activity. Atmospheric Chemistry and Physics [online]. 2004, vol. 4 [cit. 2007-08-15]. Dostupný z URL: <http://www.atmos-chem-phys.org/4/2273/2004/acp-4-2273-2004.html>.