Vì sao lỗ hổng tầng ozone tập trung ở Nam Cực?

Bạn đã từng thắc mắc vì sao khi nhắc đến lỗ hổng tầng ozone người ta thường gắn với Nam Cực? Hoặc vì sao lỗ hổng không xuất hiện ở những nơi xả ra nhiều khí thải nguy hại?

Sự suy giảm nghiêm trọng ozone tầng bình lưu vào cuối đông đầu xuân ở Nam Cực, thường được biết đến với tên "lỗ hổng tầng ozone", lần đầu được phát hiện ở Nam Cực năm 1985. Từ đó vấn đề này luôn là mối quan tâm toàn cầu.

Dưới đây là những nguyên nhân khiến lỗ hổng này thường xuất hiện ở Nam Cực.

Tập hợp halogen

Một số hợp chất chứa halogen, đặc biệt loại khí CFC, từ mặt đất sẽ di chuyển lên tầng bình lưu nhờ gió và đối lưu không khí. Hoạt động này xảy ra ở cả 2 bán cầu dù nguồn gốc khí thải phần lớn ở bán cầu bắc.

Lỗ hổng tầng ozone nhỏ nhất vừa được NASA công bố trong tháng này - (Ảnh: NASA).

Các loại khí làm tổn hại tầng ozone có số lượng khá lớn và có thể di chuyển một chặng đường dài lên tầng bình lưu. Nguyên nhân vì chúng khó bị "trừ khử" tự nhiên ở tầng thấp khí quyển.

Các hợp chất nguy hại đi vào tầng bình lưu chủ yếu từ khu vực nhiệt đới, sau đó chuyển về 2 cực do tác động của không khí của tầng bình lưu.

Nhiệt độ thấp

Điều kiện cần cho sự phá hủy tầng ozone là nhiệt độ thấp ở tầng bình lưu trải dài một vùng rộng lớn và tồn tại một thời gian dài.

Nhiệt độ thấp cho phép mây tầng bình lưu vùng cực hình thành còn gọi là mây xà cừ (viết tắt: PSC). Đây là môi trường cho những phản ứng phá hủy tầng ozone xảy ra.

Nhiệt độ tầng bình lưu thấp nhất trên Trái đất ở 2 cực vào mùa đông. Tuy nhiên mùa đông ở Nam Cực nhìn chung lạnh hơn và ổn định hơn so với mùa đông ở Bắc Cực.

Nhiệt độ ở Nam Cực giúp PSC hình thành lâu hơn trong suốt mùa đông khoảng 5 tháng so với khoảng thời gian chỉ từ 10 đến 60 ngày ở Bắc Cực.

Mây xà cừ

Mây xà cừ hình thành ở Nam Cực - (Ảnh: NASA).

Mây xà cừ là một dạng mây tại tầng bình lưu vùng cực về mùa đông ở cao độ khoảng 15.000 - 25.000m giúp hỗ trợ các phản ứng hóa học tạo ra clo monoxit (ClO), nguyên nhân chính gây phá hủy tầng ozone.

Không giống như tầng đối lưu, tầng bình lưu là rất khô và nó hiếm khi cho phép hình thành mây. Tuy nhiên, trong điều kiện cực lạnh của mùa đông vùng cực, các đám mây tầng bình lưu thuộc nhiều kiểu khác nhau có thể được hình thành.

Loại PSC phổ biến nhất được hình thành từ HNO₃ và nước và thỉnh thoảng có chứa một số giọt H₂SO₄.

Khi nhiệt độ trung bình bắt đầu tăng vào cuối mùa đông, PSC hình thành ít hơn và cho ra ít ClO hơn. Và khi PSC không xảy ra nữa, thường trước cuối tháng 1 hay đầu tháng 2 ở Bắc Cực và giữa tháng 10 ở Nam Cực, giai đoạn phá hủy tầng ozone nghiêm trọng nhất kết thúc.

Khí HNO₃

Một khi được hình thành, các phân tử trong PSC thường rơi xuống độ cao thấp hơn do tác dụng của trọng lực. Những phân tử lớn nhất có thể rơi khoảng vài cây số trong tầng bình lưu trong mùa đông lạnh kéo dài nhiều tháng ở Nam Cực.

PSC chứa tỉ lệ HNO₃ rất cao nên sự hạ thấp độ cao góp phần giải phóng HNO₃. Quá trình này gọi là đề nitrat hóa ở tầng bình lưu.

Lượng HNO₃ ít hơn trong khi ClO vẫn tồn tại với số lượng cao làm tăng khả năng phá hủy tầng ozone.

Đề nitrat hóa thường diễn ra nghiêm trọng vào mỗi mùa xuân ở Nam Cực và một vài nơi khác nhưng không phải ở Bắc Cực vì nhiệt độ ảnh hưởng quá trình đề nitrat hóa của PSC phải ổn định ở một vùng cao độ rộng lớn và tồn tại trong thời gian dài.