オゾン層の役割

私たちが住む地球環境は複数のガス層によって保護されており、オゾン層もその一つです。オゾン層は地球を保護する機能のほか、加熱効果や温室効果ガスとして作用するため、人々はオゾン層を保護し、環境汚染などによるオゾン層の破壊を防ぐ必要があります。次にオゾン層の役割について詳しく紹介します。

大気中のオゾン層には主に3つの機能があります。一つは保護効果です。オゾン層は太陽光中の波長306.3nm以下の紫外線、主にUV-B（波長290〜300nm）の一部とUV-C（波長<290nm）のすべてを吸収し、地球上の人間、動物、植物を短波紫外線の害から守っています。地上に放射できるのは長波紫外線UV-Aと少量の中波紫外線UV-Bだけです。長波紫外線の生物細胞へのダメージは中波紫外線に比べてはるかに穏やかです。そのため、オゾン層は地球上の生物が生存し、繁殖できるように守る傘のような存在です。

2つ目は加熱効果です。オゾンは太陽光に含まれる紫外線を吸収し、熱エネルギーに変換して大気を加熱します。この効果により、大気の温度構造は高度約50kmにピークを持ち、地球から15～50km上に温暖化層が存在します。成層圏が存在するのはオゾンの存在のためです。地球以外の惑星にはオゾン層や酸素が存在しないため、成層圏は存在しません。 大気の温度構造は大気循環に重要な影響を及ぼし、この現象もオゾンの高分布によって引き起こされます。

3つ目は、温室効果ガスの役割です。上部対流圏と下部成層圏、つまり気温が非常に低いこの高度では、オゾンの役割も非常に重要です。この高度のオゾンが減少すると、地表温度を下げる力が生まれます。そのため、オゾンの高度分布と変化は極めて重要です。

成層圏のオゾンは、太陽から放射される人間、動物、植物に有害な紫外線（240〜329ナノメートル、UV-B波長と呼ばれる）を大量に吸収し、地球に紫外線の有害な影響を防ぐバリアを提供します。一方、オゾンは対流圏全体に存在し、温室効果ガスとして作用します。成層圏のオゾン層の破壊は主に対流圏への動的移動によって引き起こされ、そこで触媒活性基質とキャリア分子のほとんどが獲得され、その後化学反応によって消費されます。オゾンは主に、同じ気相中の HOX、NOX、ClOX、BrOX に含まれる活性フリーラジカルと反応します。