Ozonová díra

Dva příběhy

Právě před rokem vyšel ve Vesmíru můj článek o skutečnosti a fikci skleníkového jevu. Šlo v něm o dvě různé věci - o příběh úporného a strastiplného získávání atmosférických dat a také o příběh, jakým způsobem se veřejnost těchto dat zmocnila. Ukázali jsme si, jak někdy nejdřív vzniká interpretace jevu a jak údaje bývají dosazovány do předem určené konstrukce. Kupodivu někteří čtenáři pochopili článek tak, že skleníkový efekt neexistuje, a není se tedy čeho bát. To je však jen rychlé odložení skutečného problému.

Skleníkový efekt existuje a je jednoznačně zesilován lidskou činností. Uhlíkový cyklus je však záležitost tak složitá, že se skleníkový jev asi neuplatní do té míry katastroficky, jak naznačovaly první studie. Je to příběh nejednoznačných dat, která jsou jednoznačně interpretována. Příběh ozonové díry je přesně opačný. Vypráví o nečestném zpochybnění solidních a dobře zdokumentovaných údajů. Pokoušíme se v něm nejen porozumět geochemickému cyklu ozonu, ale také pochopit, jak dochází k deformaci vědecké informace.

Ozon a jeho role v atmosféře

Ozon, O₃, byl objeven v roce 1839. Je to světle modrý, silně reaktivní plyn, vznikající např. při elektrickém výboji. Byl používán průmyslově jako sterilizační činidlo a k odbarvování. Pro lidský organizmus je toxický, již při koncentraci 1 ppm se projevují dýchací obtíže. Jeho distribuce v atmosféře je nerovnoměrná. V troposféře se nalézá asi 10 % celkového množství ozonu. Jeho koncentrace zde vzrůstají ročním tempem asi 1-1,5 %, což je pravděpodobně způsobeno znečištěním atmosféry prekurzory ozonu, jako jsou NO_x a metan CH₄. Ekologové obvykle přehlížejí, že samočisticí schopnost troposféry a její oxidační stav závisí hlavně na koncentracích radikálu OH^- a ozonu, které hrají ústřední roli v chemických reakcích probíhajících v troposféře. Při zvýšení obsahu metanu v troposféře dochází k rychlejšímu odbourávání radikálů OH^-, jeho obsah klesá a tím dochází i k pomalejšímu odbourávání halogenizovaných uhlovodíků a malému růstu koncentrací ozonu. Celý systém je značně složitý vzhledem k velkému množství reagujících složek, které zahrnují většinu stopových plynů v troposféře - např. CO, NO_x, různé typy uhlovodíků. První závěr tedy můžeme postulovat ve znění:

Obsah ozonu v troposféře stoupá. Ozon zde má klíčovou roli regulátoru většiny atmosférických reakcí. V této chvíli nemůžeme říct, zda změna koncentrace ozonu ve spodní části atmosféry je blahodárná, nebo ničivá, protože zároveň s ozonem stoupají koncentrace mnoha dalších plynů, nicméně s velkou nedůvěrou sledujeme působení člověka, kterému se daří měnit celé reakční řady probíhající v životně důležité části atmosféry.

Chování ozonu ve stratosféře je odlišné a ozon zde zastává dvě další důležité funkce. Především téměř žádný troposférický ozon nepronikne do stratosféry, protože je rychle ničen oxidačními reakcemi. Ozon ve stratosféře vzniká z prekurzorů, jako jsou O₂ nebo metan, většinou fotolytickými reakcemi. Ozonem nabohacená vrstva zvaná ozonosféra se nalézá přibližně mezi 10. - 50. km, s těžištěm asi ve 23. - 24. km.

Celkové množství ozonu v atmosféře je velmi malé. Kdybychom celý atmosférický sloupec od povrchu Země až do vesmíru srovnali podle plynů, ozon by zaujímal vrstvičku silnou v průměru 3 mm. První důležitou rolí ozonu ve stratosféře je udržovat její teplotní strukturu.

Ultrafialové záření je pohlcováno ozonovou vrstvou, kterou tak zahřívá (viz obr.) až o 50 °C. Ozon je skleníkový plyn (podobně jako oxid uhličitý může přispívat k oteplování povrchu), ale vzhledem ke své obojaké povaze není zahrnován do celkového skleníkového efektu. Vliv ozonu na teplotu nás asi nemusí příliš zajímat, ale jinou věc považuji za důležitou. Když mluvíme o ochraně přírody, myslíme tím třeba sešlapání cest v Krkonoších nebo smetiště v lese za sídlištěm. Jenže příroda je i teplotní struktura stratosféry. Není to vidět a nedá se tam jet na dovolenou. Nestaráme se tedy o ni.

Protože se mnoho lidí rádo opaluje a protože počet onemocnění rakovinou kůže rychle stoupá, ztotožňujeme obvykle ozonový problém se stínicí schopností ozonosféry.

Druhou důležitou rolí ozonu ve stratosféře je úplné odstínění krátkovlnného záření pod 290 nm, které působí destruktivně na živé organizmy včetně člověka. Pro normálního člověka je problém ozonové díry postaven ve znění: „Mohu se v létě opalovat, nebo ne?“ Obecný konsensus zní: „Ozonová díra způsobuje rakovinu kůže“. Gary Taubes, redaktor časopisu Nature, s odvoláním na výzkumy J. Scotta (Science, 1988) zdůrazňuje, že se zatím nepodařilo prokázat zvyšování povrchové intenzity tvrdého UV záření následkem redukce ozonové vrstvy. Teď přicházíme k citlivému tématu. Skutečně nevíme, zda ozonová díra může způsobit rakovinu kůže. Není tím řečeno, že se můžete bez obav opalovat, protože ve hře jsou pravděpodobně dva faktory - znečištění a sluneční záření, které prostřednictvím fotochemických reakcí produkuje kancerogenní látky. Když sleduji v televizi Australany halící se do plášťů a povinně nosící klobouky, aby zmenšili intenzitu oslunění, propadám pochybnosti, zda tropické slunce v čisté oblasti je více nebezpečné než středoevropské slunce v severních Čechách.

Shrnutí: to, co bylo narušeno, není dovolená u vody, ale celý geochemický cyklus ozonu, počínaje sérií důležitých troposférických reakcí a konče teplotní strukturou stratosféry.

Kolísání koncentrací ozonu a trendy dalšího vývoje

Antarktická ozonová díra byla objevena v polovině 70. let díky síti pozemních pozorovacích stanic. Další desetiletí bylo měření koncentrace ozonu omezeno na poměrně malé území severní polokoule a Antarktidu. Plochu celé země pokryly satelity teprve v roce 1978, takže máme k dispozici měření pouze za jeden jedenáctiletý sluneční cyklus. Dlouhou dobu nebylo jasné, zda variace ozonové vrstvy nejsou způsobeny jenom přirozenými příčinami, sluneční činností a atmosférickou cirkulací. Vzhledem k dobré záporné korelaci ozonu s jednoznačně antropogenními plyny (např. sloučeninami bromu a fluoru) považujeme dnes za prokázané, že hlavní úbytek ozonu je způsoben lidskou činností, tj. uvolňováním halogenizovaných uhlovodíků ze sprejů a ledniček.

Ozonová díra se sice objevuje v polárních oblastech každé jaro, ale od r. 1979 se zvláště v polárních a středních šířkách neustále rozšiřuje a prohlubuje při celkové úbytku ozonu o 10 - 40 %. V roce 1987 byl podepsán tzv. „Montrealský protokol o látkách poškozujících ozonovou vrstvu“, který nařizuje signatářům redukci halogenizovaných uhlovodíků. Počínaje rokem 1993 to mělo být 80 % produkce r. 1986 a od r. 1998 dokonce poloviční redukce výroby r. 1986. Dodatky ke smlouvě a další dobrovolné redukce výroby „freonů“ snižují celkové množství škodlivých látek. Vzhledem k pokračující výrobě a pomalému zániku molekul halogenizovaných uhlovodíků (u některých sloučenin je to více než 500 let) se negativní trendy zvláště v polárních a středních šířkách ještě dále prohloubí a mohou dosáhnout očekávané ztráty 25 - 50 % celkového ozonu. Návrat k přirozenému stavu bude trvat několik desítek až stovek let. Jako občan s tím můžete něco dělat jen tím způsobem, že přestanete kupovat spreje a ledničky s náplní obsahující halogenizované uhlovodíky. A ještě jedna věc - doby, kdy jste se klidně opalovali do čokoládové barvy, se už asi nevrátí. Dnes je třeba dávkovat i kdysi blahodárné slunce. Smiřte se s tím.

Mezi dvěma extrémy

V lednu 1992 proběhla památná tisková konference klimatologů Arktické stratosférické expedice. Informovali na ní o dosud nejvyšších koncentracích sloučenin chloru zaznamenaných ve stratosféře a o očekávané drastické redukci ozonové vrstvy, která se přiblížila svému minimu. „Je to ještě horší, než si myslíte,“ varovali specialisté z NASA, „poprvé za dobu měření se ozonová díra přesouvá do středních šířek.“ Zprávu o konferenci přinesly vlivné noviny New York Times a Washington News. Senátor Al Gore pronesl nezapomenutelný projev o ozonové díře nad Kennebunkportem. Obálka časopisu Time varovala před nebezpečím nad vašimi domovy. Senát se rozhodl k rychlé akci a Bílý dům učinil okamžité kroky k další redukci výroby halogenizovaných uhlovodíků. Ozonová bomba explodovala! Už koncem února došlo v antarktické oblasti k rychlému oteplení. Počátkem března se ozonová díra zmenšila na obvyklou jarní hodnotu - 10 %. Bomba vybuchla podruhé! V novinách, časopisech a ostatních sdělovacích médiích se objevila série článků, které se ptaly na motivy vědců. Celá diskuse byla nesena ve velmi rezolutním tónu odpovídajícím strachu, který původní poplašná zpráva vyvolala. Podtón byl jasný - vědci toho vědí ještě méně, než se nám snaží namluvit, a zároveň se snaží získat co nejvíc peněz na výzkum. Oponenti však upozorňovali, že původní komentáře byly velmi zdrženlivé - zvýrazněny byly teprve tiskem, a navíc že je povinností vědců upozornit na takto závažné údaje. Největší ostuda padla na manažery klimatického výzkumu. Ve snaze o zadání dalšího projektu byly totiž zveřejněny dílčí údaje - projekt měl ještě další dva měsíce pokračovat a to byla právě doba, kdy došlo k “zahojení“ ozonové jizvy

Ztráta věrohodnosti nebylo to jediné, co výzkumníky potkalo. V červnu přednášel významný atmosférický fyzik Mario Molina v Rio de Janeiro o reakci freonů s ozonem. K jeho velkému překvapení označil v předcházející přednášce jeho kolega, brazilský meteorolog, celou ozonovou záležitost za podvod. Vzápětí vyšla kniha, bestseller svého druhu, „The way things ought to be“ od konzervativního politika Rushe Limbaugha. Tvrdí se v ní, že mořský aerosol a sopečné exhalace produkují nejméně o dva řády více sloučenin chloru než celý průmysl. Limbaughovy argumenty převzal rozšířený časopis Omni a další žurnály. Na podobné téma se objevily další dvě knihy považující vědeckou komunitu za určitý druh politického spiknutí, jehož cílem je chránit si svá místa a své finance. „Chtějí stále víc peněz,“ rozhořčuje se Limbaugh nad NASA, „a s úpadkem vesmírného programu hledají jiné využití.“ Limbaugh čerpá své informace z knihy D. L. Raye „Trashing the planet“, která je považována za pozoruhodnou kolekci špatných údajů z okrajových vědeckých článků. Ray cituje pouze dva autory zabývající se kritikou ozonové díry - Freda Singera a Rogelia Madura. Druhý z obou vědců je editorem časopisu „21st Century Science and Technology“, který vydávají příznivci extrémního politika Lyndona La Rouche, jenž si nyní odpykává patnáctiletý trest za daňové podvody. Je zvláštní, jak špatně podložené a dobře zveřejněné informace mohou za vhodných podmínek otřást celým, v podstatě solidním a ověřeným konceptem ozonové díry. Je to i varování, abychom tyto vlivy nepodceňovali. Z okruhu časopisu „21st Century“ vyšla petice požadující odvolání Montrealských protokolů o redukci výroby halogenizovaných uhlovodíků. Mezi jinými ji podepsal nositel Nobelovy ceny Derek Barton a Peter Beckmann, profesor emeritus Coloradské univerzity.

Mezitím se objevilo několik prací, které znovu hodnotí množství chloru uvolňovaného do atmosféry ze sopečných výbuchů, spalováním biomasy a ze solí obsažených v mořském aerosolu. Ukazuje se, že jen velmi málo z těchto zdrojů působí na stratosféru. Většinou jsou zachyceny a vymyty již v prvních kilometrech troposféry. První odhady byly příliš vysoké. Philip Kyle, spoluautor důležitého článku v Nature (1985) o sopečných exhalacích, nyní upozorňuje, že např. Mt. Erebus ročně produkuje jen 15 tisíc tun chloru, což je méně než 5 % původně uvažovaného množství.

Ústřední postavení okrajových jevů

Příběh ozonové díry je pro mne zajímavý z jednoho hlediska: Nikdy bychom mu nevěnovali takovou pozornost, kdybychom nebyli přesvědčeni, že redukce ozonu způsobuje rakovinu kůže. Jenže právě tento bod nebyl potvrzen. Dokonce ani nevíme, zda ozonová díra propouští víc tvrdého UV záření než neporušená vrstva. Je totiž pravděpodobné, že roli chybějícího ozonu částečně nahrazuje znečištění prachovými částicemi a aerosoly a že rakovina kůže nevzniká jenom následkem zvýšení záření, ale také jeho reakcemi se stopovými plyny antropogenního původu.

Pokud by totiž narušení geochemického cyklu ozonu znamenalo „jenom“ to, co ve skutečnosti znamená „především“, to je ovlivnění chodu chemických reakcí v troposféře a teplotního režimu ve stratosféře, šlo by o věci zdánlivě natolik okrajové a abstraktní, že bychom jim nevěnovali pozornost. Ve světě umění se často ukazuje, že postavy hodnocené současníky jako okrajové se ve skutečnosti po čase stávají ústředními. Něco podobného se týká klimatologie a vlastně celé vědy - jsou to ty původně přehlížené a nenápadné jevy, na kterých nakonec závisí rovnováha našeho života. ^{1) 2)}

Stručná historie ozonu

1839 - C. F. Schönbien objevuje ozon

1860 - počátky měření ozonu v povrchové vrstvě atmosféry

1880 - Hartley vyslovuje předpoklad, že sluneční záření v pásu 200 - 320 nm je způsobeno absorpcí ve svrchní části atmosféry

1913 - při měření intenzity UV záření bylo dokázáno, že většina ozonu se vyskytuje ve stratosféře

1920 - první číselné údaje o koncentracích ozonu v atmosféře

1926 - prvních šest Dobsonových fotospektrometrů je umístěno na zemském povrchu k měření celkové koncentrace ozonu

1929 - objev metody umožňující měření vertikální distribuce ozonu, zjištěna ozonosféra

1930 - vyslovena teorie fotochemické tvorby ozonu

1934 - sondy a balony ukazují, že maximum ozonové koncentrace se vyskytuje ve výšce okolo 20 km

1955 - navržena síť měřicích ozonových stanic

1957 - Světová meteorologická organizace (WMO) ustanovuje globální síť měřicích stanic

1965 - objevuje se teorie fotochemické destrukce ozonu radikálem HO_x

1966 - první družicová měření

1971 - upozornění, že ozon může být ničen NO_x plyny

1974 - základy ClO_x chemie jako destruktivního mechanizmu ozonové vrstvy

1975 - první setkání vědců zvažujících stav globálního ozonu

1981 až 1991 - pravidelné semináře a setkání specialistů

1984 - první zpráva o ozonové díře v Antarktidě v říjnu 1982

1985 - Vídeňská smlouva o ochraně ozonové vrstvy

1986 - na základě dat v Montsouris v Paříži za roky 1873 - 1910 zjištěno až dvojnásobné zvýšení koncentrace povrchového ozonu

1987 - Montrealský protokol

1988 - neustálé zvětšování ozonové díry až o 10 % za desetiletí, důkazy antropogenního poškození

1990 - Londýnské dodatky

1991 - doklady o ubývání ozonu nejenom v zimních měsících, ale v průběhu celého roku ve všech zeměpisných šířkách s výjimkou tropů

Možnost klimatické katastrofy

Nejméně dvě desetiletí se z různých sdělovacích prostředků dozvídáme, že na nás spadne meteorit, vzápětí dorazí doba ledová anebo horké období, které roztaví polární čepičky a způsobí potopu. Jak s těmito zprávami zacházíme?

Reakce veřejnosti

Veřejnost v sobě nosí vypínač nastavený na dvě krajní polohy:

• ANO, konec světa se blíží, pokud s problémem nic neuděláme, zahyneme všichni (hysterie).


• NE, problém neexistuje, není tak vážný, oni přehánějí, přece nevěříte v novinách všemu (apatie).

Mezi oběma polohami téměř neexistuje šedá zóna zvažování faktů. V závislosti na intenzitě problémů, které společnost trápí (ekonomické stránky života) klesá citlivost nastavení vypínače směrem k zcela převládající apatické poloze NE.

Reakce politika

Politik je nucen reagovat. Veřejnost si ho drží jako zvláštní osobu, na kterou přenáší vlastní odpovědnost. „Normální“ občan bude dál kupovat freonové spreje a zároveň žádat na vládě, aby s tím něco dělala, když on platí daně. Politik je chycen do jiné pasti - skutečně účinné ekologické kroky většinou vyžadují velké investice, o které je třeba ukrátit někoho, kdo se vždycky ozve; anebo probíhají na úkor jiné skupiny obyvatelstva (např. změny výrobních technologií). Vzhledem k veřejnosti jako voličskému celku se politikovi vyplácí ekologické kroky pouze předstírat. Skutečná snaha o nápravu vede ke ztrátě obliby, protože značné části veřejnosti „prostředí“ za ty peníze nestojí. Situace se však snad obrací k lepšímu, a navíc většina vlád tuší, že solidní stát spočívá na třech pilířích:

• stabilní ekonomika


• sociální smír


• vyrovnaná ekologie

Reakce opozice

Princip opozice je založen na existenci alternativy, někdy dokonce alternativy za každou cenu. Tam, kde vládní politik, který se chce udržet, zaujímá opatrné stanovisko blízko pozice NE, zaujímá opozice radikální stanovisko blízko pozice ANO, ovšem jen v případě, že problém zajímá veřejnost. jinak mlčí obě strany.

Reakce ekologické aktivity

Nevím, jestli mám pravdu, ale na ekologické aktivity se dívám pod dojmem Jungova výroku, že skutečným obsahem kolektivního nevědomí jsou velké historické události. Lidé sdružení v těchto aktivitách - a jsou to jedni z nejlepších i nejvíc zatvrzelých jedinců - pro mne představují předsunutá čidla. Myslím, že mají zvýšenou citlivost k tomu, co se skutečně děje mezi lidstvem a přírodou. Bývají to lidé, kteří mají citově pravdu, ale přitom používají špatné argumenty. Dobře vědí, že něco špatného se děje, ale mají tendenci deformovat údaje a klást zbytečně radikální požadavky.

Vůdcové ekologických aktivit na celém světě bývají z trochu jiného těsta. Vědí, že lidé se dobrovolně neradi mění a tak nastolují zdánlivě rozumný požadavek REGULACE. Ta však ve skutečnosti znamená kontrolu dopravy, energetiky, průmyslu a nebývalé soustředění moci. Tito ambiciózní a někdy i konfrontační jedinci udávají tón hnutí. To způsobuje odliv příznivců a další radikalizaci jádra. Je to velké neštěstí, protože v celoevropském měřítku se ztrácí možnost rozumné ekologické diskuse.

Reakce vědce:

Vědci jsou kupodivu seriózní a zvědaví lidé se zájmem o svůj obor, kteří chtějí dělat vědu a ne radit politikům. Zároveň však musí ve společnosti, která kromě svého blahobytu nerada do čehokoliv investuje, sehnat peníze na další výzkum. Nevymýšlejí si, ale někdy volí ten více varovný tón.

Reakce sdělovacích prostředků:

Aby téma lidi „chytlo“, musí být tón ještě varovnější. Je třeba zesílit opatrný tón vědce, opominout nejistoty měření a nerovnovážné průběhy reakcí a přijít s přímočarým, hrozivým scénářem, na který veřejnost zareaguje jedním ze dvou způsobů... to už znáte.

Neustálé zesilování impulzů vysílaných sdělovacími prostředky vede ke zmenšení citlivosti a deformaci systému chování celé společnosti. A to je nebezpečné.

Problém není tak jednoduchý, aby se vešel do jednoho článku, právě proto potřebujeme najít síto na oddělení informací a filtr na jejich zabarvení.

Strategie šumu

Žijeme v době, která nerada lže přímo, o to víc údaje deformuje. Setkáváme se s odborníky, kteří zastávají diametrálně odlišná stanoviska podepřená stejnými výzkumy. Kde můžeme očekávat největší deformaci vědecké informace a jakou strategii volí šum?

Zkráceně řečeno, vědecké poznatky jsou pravidelně deformovány ve třech základních případech:

• jde-li o peníze (příklad: jaderná energetika)


• jde-li o zdraví (příklad: výživa, léčba - viz prof. Anděl, Vesmír 72, 485, 1993/9)


• jde-li o pocit ohrožení (příklad: ekologické disciplíny)

Jak probíhá deformace?

• výběrem okrajových nebo nedostatečně ověřených pozorování


• opominutím hlavních prací nebo jejich vytržením z kontextu

Jak získává věrohodnost?

• opakováním


• publikováním v jinak solidním sdělovacím médiu (vědecký redaktor nemůže rozumět všemu a článek musí jít zítra do tisku)


• zneužitím autority (např. Derek Barton, nositel Nobelovy ceny za chemii, nepochybně vynikající odborník ve svém oboru, vystoupil jak proti existenci skleníkového efektu, tak proti ozonové díře).

Čemu za těchto okolností můžeme věřit?

• Asi nejvíc ošidné je věřit tomu zdánlivě nejobjektivnějšímu, totiž FAKTŮM, pokud nevíme za jakých podmínek byla získána, což je zřídkavý případ.


• Nepoměrně lepší je věřit některým AUTORITÁM nebo TÝMŮM renomovaných pracovišť. Výsledný obrázek však bývá jednostranný a dojde-li k chybě, bývá to poctivá, seriózní chyba zásadního významu.


• Pokud věříme ČASOPISŮM typu Nature nebo Science, je dobré si uvědomit, že jejich moudré reakce si jsou vědomy nutnosti alternativních pohledů a narušování paradigmat. Čas od času se v nich setkáme s provokativními články, které nemáme brát doslova, ale které mají cosi vyvolat. Oběma časopisům - a řadě dalších - se dá věřit, pokud čteme soubory článků včetně úvodníků, komentářů a reakcí. Velice důležité bývají petitové poznámky na konci článků - v nich bývá uložena veškerá nejistota a odkazy na jiná možná řešení.

Existuje terapie?

INFORMATIKA. Období vědeckého socializmu podporovalo služebnou vědu a zdánlivě z ní vytvářelo společenskou sílu. Současné období tlumí vědecké aktivity, ale zároveň začíná chápat, že svět se stal tak složitým, že na něj nestačí samotný „zdravý rozum“ politika, který je čím dál víc odkázán na experty. V rozvinutých státech vznikají nezávislé, prominentní skupiny vědců, kteří jsou v kontaktu s politiky a zároveň vysvětlují své postoje veřejnosti.

VÝCHOVA. I v této pochybovačné době existuje velká skupina lidí, kteří věří tomu, co se jim předkládá, a činí tak s živým smyslem pro spravedlnost světa. Jsou to děti. Procházejí obdobím vtiskování obrazů a zásad, které s nimi putují celý život. Náš školní systém jim často poskytuje špatné seznamy neúplných dat, místo aby jim dal návod, jak zacházet se světem. Svého času jsem pomáhal nepálským školákům s domácími úkoly. Byl jsem překvapen, když v šestém ročníku základní školy probírali oddíl „propaganda“, který vysvětloval základní psychologické momenty působení reklamy takovým způsobem, že jsem se poučil. V české učebnici bych nejspíš nalezl něco jako seznam průmyslových měst v Severočeském kraji.