Otsonikerros

Otsonikerros on Maan ilmakehän stratosfääriin kuuluva osa, joka sijaitsee 15–50 kilometrin korkeudella ja jonne valtaosa ilmakehän otsonista on kertynyt. Otsonikerroksen syntymiseen johtavat fotokemialliset mekanismit löysi brittiläinen fyysikko Sydney Chapman vuonna 1930. Otsonikerros suojelee maanpintaa liialliselta Auringon ultraviolettisäteilyltä. Otsonikerros myös lämmittää stratosfääriä ja luo inversion, joka estää Maan ilmakehän vesihöyryä karkaamasta avaruuteen. lähde? Otsonikerrosta ei voi havaita ihmissilmin maanpinnalta käsin.
Maapallon stratosfäärin otsoni (O₃) syntyy, kun ultraviolettivalo osuu tavallisiin happimolekyyleihin, jotka sisältävät kaksi happiatomia (O₂), halkaisten ne yksittäisiksi happiatomeiksi. Tämä yksittäinen happiatomi yhdistyy sen jälkeen ehjiin O₂-molekyyleihin muodostaen otsonia. Otsonimolekyyli on epästabiili (vaikka se on stratosfäärissä  pitkäikäinen), ja kun ultraviolettivalo osuu otsoniin, se hajoaa O₂-molekyyliksi ja yksittäiseksi happiatomiksi, luoden otsoni-happi kiertoprosessin.
90 % ilmakehän otsonista sijaitsee 20–40 kilometrin korkeudella maanpinnasta. Nimestään huolimatta tässä otsonikerroksessa otsonia on vain keskimäärin yksi molekyyli sadastatuhannesta. Tämä määrä on kuitenkin kymmenkertainen verrattuna ilmakehän keskiarvoon. Tulivuorten purkauspilvet saattavat nousta stratosfääriin, mutta tavallisia pilviä ei helmiäispilviä lukuun ottamatta stratosfäärissä näy.
Koska stratosfäärin otsoni syntyy UV-säteilyn vaikutuksesta, voisi suurimpien otsonipitoisuuksien olettaa löytyvän tropiikista ja pienimpien napa-alueilta. Samalla perusteella tulisi kesän otsonimäärien olla talvea suuremmat. Tämä ei kuitenkaan vastaa havaintoja: suurin osa otsonista on keskileveysasteilla, ja otsonimaksimi havaitaan keväällä kesän sijaan. Havainnot selittää stratosfäärissä vallitseva Brewerin–Dobsonin kiertoliike, joka kuljettaa tropiikissa syntynyttä otsonia navoille ja alempaan stratosfääriin.
Otsonikerros on alkanut kehittyä maapallolle 2–3 miljardia vuotta sitten, ja se on aikoinaan mahdollistanut elämän siirtymisen vedestä maalle. Otsonikerros ohenee CFC-päästöistä, ja tätä ilmiötä kutsutaan otsonikadoksi. Otsonikerroksen paksuudessa esiintyy luonnollisia vaihteluita, mutta sen viimeaikainen ohentuminen on huolestuttanut tutkijoita, sillä otsonikadon kiihtyminen on huomattavasti ilmastonmuutosta nopeampi ilmiö.
Polaarialueiden otsonikato. 1980-luvun puolivälissä Etelämantereen yläpuolella havaittiin merkittävä otsonikerroksen ohenema, eli niin sanottu otsoniaukko. Tämä yllättävä ilmiö herätti laajaa huolta otsonikerroksen tulevaisuudesta ja sen aiheuttamasta vaarasta biosfäärille. Tutkimuksissa selvisi pian, että halogenoidut hiilivedyt, kuten klooria ja bromia sisältävät yhdisteet, olivat vastuussa otsonikadosta. Näistä yhdisteistä vapautuvat kloori ja bromi käynnistävät katalyyttisia reaktioita, jotka tuhoavat otsonia. Näissä reaktioissa halogeeniyhdisteet palautuvat aktiivisiksi sykliensä lopussa, mikä mahdollistaa otsonikadon jatkumisen.
Otsonikerroksen suojeleminen. Otsoniaukon löytyminen johti nopeisiin toimenpiteisiin otsonikerroksen suojelemiseksi. Vuonna 1985 laadittiin Otsonikerroksen suojelua koskeva Wienin yleissopimus, joka johti vuonna 1987 hyväksyttyyn Montrealin pöytäkirjaan, jossa sovittiin otsonia tuhoavien aineiden tuotannon ja käytön rajoittamisesta sekä asteittaisesta lopettamisesta. Pöytäkirjaa on sittemmin laajennettu, ja vuonna 2009 siitä tuli ensimmäinen maailmanlaajuinen sopimus, jonka kaikki maat ovat allekirjoittaneet.
Sopimuksen ansiosta otsonikerroksen tuhoutuminen saatiin estettyä, mutta kerroksen ennallistuminen 1980-lukua edeltävälle tasolle kestää vielä noin neljä vuosikymmentä, 2060-luvun lopulle asti. Montrealin pöytäkirjan mukaiset päästövähennykset ovat myös tuoneet merkittäviä ilmastohyötyjä. Kansainvälistä otsonikerroksen suojelupäivää vietetään vuosittain 16. syyskuuta, Montrealin pöytäkirjan allekirjoituspäivänä.