Ozono atmosferico: utilità e problemi

Lo strato di ozono stratosferico si trova tra i 10 e i 40 km di altezza. L'elevata concentrazione di ozono assorbe quasi interamente i raggi UV nocivi provenienti dal Sole ed è quindi fondamentale per la protezione della vita sulla Terra. Ad esempio, un'eccessiva esposizione della pelle ai raggi ultravioletti (indice UV elevato) può causare negli esseri umani il cancro della pelle.
Le elevate concentrazioni di ozono in prossimità del suolo (ozono troposferico) sono nocive per l'uomo e la natura, essendo questo gas estremamente reattivo. Ciò può causare problemi respiratori nell'uomo e danneggiare la crescita delle piante.

Il problema dell’assottigliamento dello strato di ozono è risolto?

La risposta a questa domanda è al momento purtroppo ancora NO, per le seguenti ragioni.

• lo strato di ozono non si è ancora ripreso. Il suo spessore, infatti, non ha ancora raggiunto i valori del 1970 e potrebbero ancora essere necessari alcuni decenni finché questo obiettivo venga raggiunto;
• sopra il Polo Sud (Antartide) il buco nell’ozono si osserva ancora tutti gli anni; 
• nel 2011 si è formato per la prima volta un buco nell’ozono anche sopra il Polo Nord (Artide);
• i cambiamenti climatici e lo strato di ozono sono strettamente correlati.

Il protocollo di Montreal, entrato in vigore nel 1986, è considerato come l’accordo internazionale per aspetti ambientali più efficace della storia. Lo strato di ozono si sta rigenerando, ma è ancora minacciato.

Eventi naturali: le eruzioni vulcaniche, come quella dell'Hunga Tonga-Hunga Ha'apai nel 2022, iniettando SO2 o vapore acqueo nella stratosfera possono causare una riduzione delle concentrazioni di ozono.

Incendi boschivi: il vortice carico di fumo risultante da estesi incendi boschivi trasporta gli aerosol nella stratosfera, causando da una parte l'impoverimento, dall’altra un’estensione dello strato di ozono.

Emissioni antropogeniche: le emissioni di sostanze clorurate antropogeniche a vita molto breve e di bromuro di metile continuano a crescere e contribuiscono all'impoverimento dello strato di ozono. Tra il 2012 e il 2018 sono state segnalate emissioni inattese di CFC-11.

Interazioni con il cambiamento climatico: la crescente concentrazione di gas serra provoca un raffreddamento della stratosfera e rallenta la circolazione di Brewer-Dobson, mentre la ricostituzione dell'ozono tende a riscaldare la stratosfera e a rafforzare la circolazione. Il raffreddamento della stratosfera e la conseguente accelerazione della suddetta circolazione sembrano tuttavia avere il sopravvento.

Per queste ragioni è necessario continuare a monitorare e ad analizzare l’evoluzione dell’ozono nei vari strati dell’atmosfera.

La misurazione dell’ozono è una tradizione svizzera

La misurazione della colonna totale di ozono

In Svizzera la misurazione dell’ozono nella stratosfera ha una lunga tradizione. Nel 1926 il professor P. Götz iniziò a misurare ad Arosa la cosiddetta colonna totale di ozono sul tetto della sua casa denominata “Haus Firnenlicht”; da allora le misurazioni proseguono praticamente senza interruzioni. Grazie a questa lunga serie di dati unica al mondo, è possibile oggi analizzare l’evoluzione dello strato di ozono su un periodo molto lungo.

Il grafico sottostante mostra in modo molto eloquente l’impoverimento dell’ozono avvenuto tra il 1970 e il 1990. Ciò è dovuto all’utilizzo di sostanze che danneggiano lo strato di ozono (i cosiddetti CFC, clorofluorocarburi). A questa diminuzione è seguita una fase di stabilizzazione e una ripresa a valori che si stanno avvicinando a quelli misurati prima del 1970.

Misurazioni del profilo dell’ozono

La concentrazione di ozono varia con la quota, così come anche la sua evoluzione. Il monitoraggio del profilo dell'ozono è essenziale poiché esso consente di rilevare tempestivamente qualsiasi aumento o calo dei livelli di ozono.

Al di fuori delle regioni polari, le osservazioni e i modelli concordano sul fatto che l'ozono nella stratosfera superiore si stia rigenerando a un tasso del 2-5% ogni dieci anni. Al contrario, l'ozono nella stratosfera inferiore non ha mostrato segni di ripresa. I modelli prevedono un leggero ripristino dell'ozono nella stratosfera inferiore alle medie latitudini in entrambi gli emisferi non ancora però riscontrato nelle misurazioni.

MeteoSvizzera misura il profilo verticale dell'ozono utilizzando diverse tecniche di misura da terra. Le misurazioni con sonde aerologiche consentono di effettuare misure fino a una quota di circa 35 km. Queste misurazioni vengono effettuate a Payerne dal 1966. Analizzando la lunga serie di dati disponibile è possibile dedurre l’evoluzione della concentrazione di ozono nella troposfera e nella stratosfera.

Dal 1956, vengono effettuati due volte al giorno dei profili dell'ozono tramite l’impiego di spettrofotometri Dobson e Brewer (metodo Umkehr). Si tratta della serie temporale Umkehr più lunga al mondo. Dal 2000, lo strumento a micro-onde SOMORA (Stratospheric Ozone Monitoring Radiometer) misura il rapporto di mescolanza dell’ozono dalla stratosfera alla bassa mesosfera.