Научный детектив

Фреон нас убьёт! — эта страшная весть потрясла мир в середине 70-х годов XX века. Учёные и экологи били тревогу: страшный газ постепенно разрушает озоновый слой, появляются озоновые дыры, мы все погибнем от солнечного излучения. Как известно, на фреоне (хладагент) в те годы работали все холодильники и кондиционеры, в том числе и в нашей стране. Кроме того, фреоны входили в состав бытовых аэрозолей и средств пожаротушения.

С тех пор много воды утекло. Более двадцати лет доктор технических наук, профессор кафедры радиотехники Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ, руководитель магистратуры по направлению «Физика Земли и планет» Валентин Борисович КАШКИН изучает особенности озонового слоя. Анализируя данные многолетних наблюдений, учёный вместе с коллегами и магистрантами поставил под сомнение распространённую в мире теорию о химической антропогенной природе озоновых дыр. По мнению профессора, до сих пор никаких убедительных доказательств влияния фреонов на истощение озонового слоя нет, а обратные есть.

Газетная утка

Самая крупная озоновая дыра находится над Антарктидой (её площадь порядка 20-25 миллионов квадратных километров). В Северном полушарии в Арктике осенью и зимой учёные также наблюдают озоновые мини-дыры.

— В 1997 году мне попалась на глаза заметка в газете «Известия», где сообщалось, что над Красноярском образовалась громадная озоновая дыра, — вспоминает Валентин Борисович. — Я имел доступ к оперативным спутниковым данным об общем содержании озона, которые получают в ультрафиолетовом диапазоне. Дело в том, что в Красноярске ещё в 1994 году в Институте леса установили станцию HRPT приёма информации с американских спутников Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA). По своим возможностям на тот момент она не имела равных в России. С 1999 года станция была оснащена новым программным обеспечением местной разработки, что позволило увеличить точность и скорость обработки информации в разы по сравнению с зарубежным ПО. Я тут же посмотрел снимки из космоса и убедился: публикация — всего лишь газетная утка.

Для страховки Валентин Борисович обратился к метеорологам пригородной наземной озонометрической станции «Росгидромета». Её специалисты подтвердили, что никакой дыры над Красноярском нет. Чтобы опровергнуть фейк, в соавторстве с профессором Ремом Григорьевичем ХЛЕБОПРОСОМ учёный опубликовал статью в научно-популярном журнале «Наука из первых рук». С тех пор «озоновая» тема захватила его полностью. Исследование оказалось увлекательным и почти детективным, поскольку в деле был замешан большой капитал. В.Б. Кашкин нашёл такую область, которой мало кто в мире занимается, а если и начинают изучать, то подходят к вопросу совсем с другой стороны.

Фреоновая страшилка

— В 1974 году два американских химика РОУЛЕНД и МОЛИНА (не физики даже и не метеорологи!) провели исследование «в пробирке» и убедились в лабораторных условиях, что фреоны, которые применялись в холодильниках и кондиционерах, могут принести вред озоновому слою, разрушить его, — рассказывает Кашкин. — Они даже подсчитали, что к 2050 году озон наполовину уменьшится, и по этой причине усилится поток ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, что приведёт к росту заболеваний раком кожи — меланомой. После, с помощью СМИ, некие люди из крупнейших химических компаний организовали атаку... на общественность. И в мире создалось мнение, что нужно фреоны запретить.

Особенно сильно повлияла на всех информация об обнаружении антарктической озоновой дыры. Правда, пингвинам в Антарктиде это ничем не грозит и вообще никому не грозит. Но информация в СМИ была преподнесена так, что якобы озон туда устремляется со всей Земли и разрушается. А вот откуда в Антарктиде могут взяться фреоны — никто не объяснял.

Золотая жила

В сентябре 1987 года представители 46 стран подписали Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой. Советская делегация во главе с заместителем председателя Госкомгидромета СССР, доктором физико-математических наук, профессором В.М. ЗАХАРОВЫМ свою подпись не поставила, мотивировав тем, что нет реальных доказательств «фреоновой угрозы». Правда, спустя несколько месяцев, протокол подписал посол СССР в Канаде по прямому указанию МИД.

В 1995 году Шервуд Роуленд и Марио Молина, а также голландский химик Пауль КРУТЦЕН получили Нобелевскую премию за объяснение того, как формируется озоновый слой и что приводит к его истощению. После появления протокола о прекращении производства и использования озоноразрушающих веществ, в особенности фреонов, все ринулись сдавать кондиционеры и холодильники и покупать бытовую технику на новом хладагенте, который не разрушает озон. Начавшийся бум принёс огромную прибыль (более семи триллионов долларов) компаниям, которые первыми начали применять новые хладагенты, в первую очередь американской химической компании «Дюпон», одной из крупнейших в мире.

— При этом альтернативный хладагент имеет ряд минусов. Если не дай бог пожар, он выделяет ядовитые пары и к тому же является парниковым газом, — поясняет Валентин Борисович.

«Наш ответ Чемберлену»

— По «озоновой» проблеме выполняются щедро финансируемые научные исследования в области атмосферной химии. На мой взгляд, здесь налицо подмена предмета исследования, — считает В.Б. Кашкин. — Вместо изучения озоновой дыры как геофизического явления, «лабораторные химики» ищут возможные химические реакции разрушения озона с участием антропогенных химических соединений. Видимо, за это им хорошо платят. Однако очень много нестыковок. Например, когда подписывали Монреальский протокол, было заявлено, что к 2010 году озоновой дыры не будет (видимо, за счёт сокращения использования фреонов). Но дыра и сейчас есть, хотя и сжимается по никому не понятной причине. Проверить же экспериментально теории и математические модели химиков в условиях Антарктики невозможно.

В октябре 2016 года страны, ратифицировавшие Монреальский протокол, договорились о расширении его действия на современные хладагенты. История повторяется, и населению Земли, возможно, опять придётся заменять холодильники и кондиционеры на новые.

Между тем научная группа во главе с В.Б. Кашкиным выполнила исследования по геофизике антарктической озоновой дыры. Как ни странно, в мире этим практически никто не занимается. Красноярские учёные создали теорию и математическую модель образования и заполнения озоновой дыры и экспериментально подтвердили свои наработки спутниковыми данными.

Мистическая «карта»

— Как думаете, что это такое? — спрашивает учёный, показывая мне чёрно-белую фотографию.

— Кажется, наскальные рисунки.

— Нет, вы получше присмотритесь.

— Напоминает континент какой-то... Африка? А дальше вроде бы Америка...

— Похоже, конечно, но это не географическая карта в обычном виде. Просто мы взяли среднемесячные данные об общем содержании озонового слоя с компьютера, усреднили их и когда увидели, какая картинка нарисовалась — глазам своим не поверили. Представляете, озон «нарисовал» нам карту мира! Он обтекает континенты, острова и оставляет свои следы. Вот, смотрите, в одном месте чётко видны высокие горы в Южной Америке. Это крайне нетривиальные, а где-то даже мистические вещи...

— Валентин Борисович, что же на самом деле происходит в Антарктиде?

— Это чистая физика атмосферы! Озоновые дыры в Антарктике существовали и будут существовать, такова специфика антарктической циркуляции. Зимой и весной стратосферные массы воздуха там изолируются, охлаждаются, и это способствует зарождению некоторых процессов по перемещению озона. Движение масс озона в ноябре-декабре из средних широт в область Южного полюса приводит к заполнению антарктической озоновой дыры. Максимальных же размеров дыра достигает в конце сентября. Мы наблюдали, как перемещается озон вместе с потоками воздуха на высоте примерно 20 км, и выяснили благодаря спутниковым данным, что это движение вдоль параллели. Есть ещё перемещение с севера на юг, а это тоже не антропогенное воздействие. Справедливости ради стоит заметить, что ещё в 1996 году два сотрудника NASA написали, что возникновение озоновых дыр — естественное явление. Но они очень быстро замолчали. Понятно, что победить интересы бизнеса и пропаганду СМИ невероятно сложно. Но я уверен: время расставит всё по своим местам.

Единица Добсона (Dobson unit) — единица концентрации озона в атмосфере

Единица Добсона (Dobson unit) — единица концентрации озона в атмосфере

Вредная химия

— Если не брать во внимание фреоны (тем более их влияние, как выяснилось, под большим вопросом), то какая химия всё же заметно воздействует на состояние озонового слоя?

— Совершенно точно влияет водород, который выходит из разломов земной коры, и диоксид серы, выделяющийся при извержении вулканов. Например, аномальное поведение озона мы зафиксировали в 2015 году, когда в период с 22 по 30 апреля произошло извержение вулкана Кальбуко в Чили. По нашим оценкам, в октябре того же года дефицит озона в полярной области значительно превысил его избыток в умеренных широтах. Вероятно, это связано как раз с разрушением стратосферного озона в полярных широтах продуктами извержения вышеупомянутого вулкана.

У профессора В.Б. Кашкина есть единомышленники. Например, в Томске — российский геофизик, специалист в области лазерного зондирования и физики атмосферы Владимир Владимирович ЗУЕВ, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук. Учёный придерживается точки зрения, что в образовании антарктической озоновой дыры очень важным элементом является хлороводород, а основной его источник — вулкан Эребус в Антарктиде, самый южный действующий вулкан на Земле, второй по высоте на континенте после Сидли.

— Московские геофизики следят, как на озон влияет водород, выходящий из разломов земной коры, — В.Б. Кашкин добавляет к списку единомышленников столичных учёных. — Но так глубоко и комплексно проблему, похоже, изучаем только мы. Думаю, это большое везение: в наше время, когда наука вроде бы всё перемолола, вдруг появляется громадный неисследованный пласт.

Прогнозы

— Есть ли прогнозы, как поведёт себя дальше озоновый слой?

— Чтобы отследить динамику, на основе спутниковых данных мы построили графики, показывающие, как изменяется общее содержание озона от года к году в Северном и Южном полушариях. До 2005 года общее содержание озона в Северном полушарии убывало несколько больше, чем в Южном. А по данным до 2015 года озоновый слой постепенно увеличивается в обоих полушариях. Эти графики и данные вошли в доклад, который ежегодно представляет Россия в ООН. Содержание озона абсолютно точно зависит от циркуляции атмосферы. Если изменится циркуляция и какие-то другие ветры подуют, тогда, может, и не будет озоновой дыры. Однако человек не в состоянии на это повлиять.

В издательстве СФУ в 2015 году вышла монография «Стратосферный озон: вид с космической орбиты». Я написал её вместе с Ремом Хлебопросом и Татьяной РУБЛЁВОЙ. Мы изложили итоги исследований общего содержания озона в атмосфере, рассмотрели разные явления в озоносфере, экологическую и климатическую роль стратосферного озона и многое другое. Сейчас готовим к изданию английскую версию монографии.

— Кстати, о климате. Мы все видим, что глобальное потепление действительно происходит. Нынешняя тёплая и затяжная осень тому подтверждение. Как тут «работает» стратосферный озон?

— Тёплые осень и начало зимы в Северном полушарии сами «поработали» на стратосферный озон. На территории России достаточно высокое содержание озона, кроме Якутии, где очень холодно.

Фундаментальные задачи

— Валентин Борисович, помимо озоновой тематики, какие ещё направления вы ведёте вместе с коллегами, магистрантами, аспирантами?

— Продолжаем поиск методов прогнозирования землетрясений. Наблюдаем влияние акустических колебаний на атмосферу из космоса (сильному толчку предшествуют медленные движения литосферных плит). Животные приближение землетрясения чувствуют, а человек нет. Однако эти колебания чувствует ещё и атмосфера, и мы изучаем её температурные изменения (температура то снижается, то повышается). Исследуем и общее содержание озона на больших высотах, которое, в свою очередь, зависит от температуры; следим за естественным электрическим полем Земли (перед землетрясением оно может ослабляться, а может и усиливаться). Чем больше методов, тем точнее прогноз.

Кроме того, исследуем изменение концентрации электронов в высоких слоях атмосферы — в ионосфере, потому что радиоволны от неё отражаются, и это позволяет на большие расстояния передавать по радио различные сообщения. Данный атмосферный эффект используется начиная с 20-х годов прошлого века. С появлением искусственных спутников связи он частично утратил свою актуальность, но явление очень интересное! Мы пока не можем говорить о практическом применении некоторых наработок, однако продолжаем наблюдения в «горячих» точках, где всё время происходят то землетрясения, то цунами: Индонезия, Калифорния, Чили. И уже есть ряд публикаций на эту тему. Сейчас пополняем архив данных и статистику. За последние три года 40 научных работ преподавателей и студентов магистратуры по направлению «Физика Земли и планет» индексированы за рубежом в базе данных Скопус. И работы непочатый край.

Вера КИРИЧЕНКО