「オゾンホール」を覚えていますか？静かにひとりでに成長しました！

私たちが子どもの頃は、「オゾンホール危機」に関する報道をニュースでよく目にしました。オゾン層の穴により有害な紫外線が大気中に放出され、人間の皮膚がんや白内障のリスクが高まり、一部の種の絶滅さえも引き起こします。

近年、オゾンホールに関するニュースは少なくなっているようですが、実は人類はオゾン層を修復するための努力を決してやめていません。最近になってようやく朗報が届きました。オゾン層が回復しつつあるというのです。

「オゾン層は着実に回復している」と国連の専門家委員会は1月9日、アメリカ気象学会の会合で発表した報告書で述べた。

報告書は、南極上空のオゾンホールが2000年以降、ゆっくりと回復しつつあることを確認した。2040年までに、地球上のオゾン層はオゾンホール問題発生前の1980年レベルまで回復できると予想されている。極地のオゾン層の回復にはまだまだ時間がかかるだろうが、勝利は見えてきたと言える。

オゾン層の回復は嬉しいニュースです。一方、人類はオゾン層の破壊による過剰な紫外線被曝を心配する必要がなくなりました。一方、気候危機を緩和するための私たちの努力が全く無駄では​​ないことも証明しています。

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防護傘に穴があいています

オゾンホールは実際には「穴」ではありません。この概念はオゾン層の密度と厚さの減少を指します。

オゾン層は高度約20キロメートルの成層圏にあります。それは巨大な日傘のようなもので、太陽からの紫外線の一部を吸収し、地面に届く紫外線を減らします。

紫外線はビタミンDの合成を助ける一方で、強い「致死力」も持ち、皮膚がんや網膜疾患を引き起こしやすい。さらに重要なのは、人間、動物、植物は長い進化を遂げ、オゾン層によって保護される紫外線レベルに適応してきたということです。この保護層が突然薄くなったり消えたりすると、生物圏全体が破壊されてしまいます。

CFCがオゾン層を破壊する可能性があることは聞いたことがあるかもしれませんが、科学界がオゾン層問題に最初に注目したのは、もう一つの「時代の裂け目」、つまり超音速航空機のせいでした。

1971年、アメリカの科学者ハロルド・ジョンストンは、超音速航空機の飛行高度がちょうどオゾン層内であり、航空機が生成する窒素酸化物がオゾンの分解を促進するため、超音速航空機がオゾン層に脅威を与える可能性があることを発見しました。当時、超音速航空機の開発は注目のプロジェクトであったため、この問題はすぐに大きな注目を集め、一連の大気化学研究が行われました。

超音速航空機は経済的な理由から徐々に歴史の舞台から退いていきましたが、これらの研究は後に役立ちました。

1985年、イギリスの地球物理学者ジョセフ・ファーマンは、南極上空のオゾン層の厚さが1970年代から大幅に減少しており、その被害の程度は当時の科学者の予想をはるかに超えていることを発見した。

研究の結果、科学者たちは、オゾンホールの最大の原因は、当時広く使用されていたクロロフルオロカーボン（CFC）物質、通称フロンであることを発見した。当時、それらは冷蔵庫、エアコン、香水、殺虫剤などに広く存在していました。これらが大気中に放出され成層圏まで上昇すると、オゾンを分解する触媒となり、基本的に完全に分解・消化されるまでには100年近くかかる。

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オゾン層破壊物質、フロン

1820年代、人類は安定した化学的性質を持ち、人体に対して高い安全性を持つ物質であるフロンを発明しました。かつては冷媒や発泡剤として広く使われていました。過去には、泡状のヘアスプレーや冷蔵庫やエアコンの「冷媒」にフロンが使用されていました。

しかし、1974年にメキシコの化学者マリオ・モリーナ、アメリカの化学者シャーウッド・ローランドらがCFCの致命的な欠陥を発見した。環境中に放出されたCFCは大気の動きに伴って徐々にオゾン層に移動し、そこで強い紫外線を受けて分解し、オゾンの分解を触媒する遊離塩素原子を生成するのである。

CFCなどの物質の排出は産業活動の結果であり、主に北半球に集中していますが、極地のオゾン層は最も深刻な被害を受けています。オランダの大気化学者ポール・クルッツェンは、極地の気温が非常に低いため、水が凝結して極成層圏の雲が形成され、オゾンの分解を触媒する物質が容易に豊富になるためだと発見した。

南極上空の成層圏雲。画像出典: Wikipedia

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人類は地球を救うことができる

今日の気候変動をめぐる論争と同様に、オゾンホールの問題も当時は疑問視されていました。極地のオゾンホールは人間の産業活動によって引き起こされたのか、それとも気候システムの自然な変動によって引き起こされたのか？

フロンは産業界で広く使用されています。フロンを制限しようとする試みは多くの人々の利益を損ない、プロセス全体が多くの障害に遭遇した。しかし結局、科学者たちは証拠を用いて、人間の活動がオゾンホールの主な原因であることを証明した。

彼らの努力のおかげで、オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書が 1987 年に採択され、1989 年 1 月 1 日に発効しました。この議定書の推進により、各国は徐々に CFC 冷媒の使用を中止し、CFC に代わるより環境に優しい代替品を探し始めました。

オゾン層保護への貢献により、モリーナ、ローランド、クルッツェンは 1995 年にノーベル化学賞を受賞しました。画像提供: nobelprize.org

中国も1991年にモントリオール議定書に加盟し、2007年7月1日にCFC物質の生産を全面的に禁止した。

オゾン層の修復プロセスは決してスムーズではありません。 2020年春、北極上空のオゾンホールが一時拡大し、オゾン層の減少量は2011年以来の最高レベルに達した。分析の結果、当時は成層圏に強い極渦が発生し、温度が非常に低く、安定して持続していたためだと分かった。渦に集まったハロゲン元素はオゾンの分解を促進し、渦の存在により他の部分からオゾンが流入・拡散して隙間を埋めるのを防ぎます。

2020年3月、北極上空に突然現れたオゾンホール（青い部分）。北京大学の胡勇雲教授のチームは、この形成は2020年1月から3月にかけて北太平洋の海水が異常に温暖化したことに関係している可能性があると考えている。画像提供：ヤン・シア、DOI：10.1007/s00376-021-0359-9

幸いなことに、世界各国による半世紀近くにわたる努力がようやく実を結びました。

「オゾン層の破壊に関する科学的評価」報告書は4年ごとに発表されます。最近発表された2022年の報告書は第10版となり、2000年以降、南極上空のオゾンホールはゆっくりと修復され、面積は縮小し、厚さは増加していることがようやく確認された。

オゾン層破壊物質を段階的に制限する取り組みが継続されています。報告書は、現在の政策が続けば、南極のオゾンホールは2066年までに、北極は2045年までに修復されると予測している。オゾン層を保護することは、紫外線から守るだけでなく、地球温暖化対策にも役立つ。報告書によると、CFCおよびHFCの使用が制限されないシナリオと比較して、オゾン層保護対策により地球温暖化が0.5～1℃低下したという。

さらに重要なのは、「オゾン層を保護するための行動は、気候変動対策の模範となる」と世界気象機関（WMO）のペッテリ・ターラス事務局長は述べた。人類はオゾン層を守ることに成功したので、十分な決意があれば気候問題は必ず解決できる。これは地球を救うためだけではなく、人類自身を救うためでもあります。

参考文献:

[1]https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/ozone-layer-recovery-track-helping-avoid-global-warming-05degc

[2]世界気象機関（WMO）エグゼクティブサマリー。オゾン層の破壊に関する科学的評価：2022年、GAW報告書第278号、56ページ。 WMO：ジュネーブ、2022年。[3]https://ozone.unep.org/system/files/documents/Scientific-Assessment-of-Ozone-Depletion-2022-Executive-Summary.pdf

[4]https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1995/press-release/

[5]http://www.gov.cn/gzdt/2007-06/27/content_663208.htm

https://www.unep.org/ozonaction/who-we-are/about-montreal-protocol

[6]夏、ヤン、et al. 「2020年春の北極のオゾン層の記録的な減少は、北太平洋の暖かい海面温度の異常によって引き起こされた可能性が高い。」大気科学の進歩38.10（2021）：1723-1736。 https://link.springer.com/article/10.1007/s00376-021-0359-9

著者: マヤ・ブルー

出典: Guokr