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이롭고도 유독한 개스 오존, 이 오존이 지표면에서는 늘어나고 성층권에서는 줄어들고 있다. 이 현상이 지상의 기후, 생명유지에 어떤 영향을 줄 것인가? 다음은 서독의 'Bild der Wissenschaft'지의 특집을 완역한 것이다.

지구 대기에 극적인 변화가 일어나고 있다. 이 사건의 중심 역할을 하는 것이 오존개스이다. 생명의 유지에 필수적인 산소와 가깝지만 그것은 매우 유독하다. 따라서 지표 부근의 공기 즉 우리가 숨쉬는 공기의 오존함량이 산업화 이전 시대 이래 적어도 두배로 늘어났다는 사실은 우려할 만한 것이다.

● 늘어나고 줄어드는 오존

오늘날 북반구의 공업 국가 위에는 오존개스가 마치 종처럼 덮여 있다. 대기의 밑바닥에서는 오존이 점점 늘어나고 있는 반면에 성층권 즉 지상 20~50km 사이에서는 점점 줄어들고 있다.

그 곳에서 공업용 추진개스인 불화염화탄화수소가 우리들을 햇빛의 강한 부분으로부터 보호해 주는 오존층을 점점 갉아먹고 있다. 컴퓨터 시나리오가 앞으로 다가올 놀랄만한 모습을 제시한다. 어쩌면 우리 성층권의 보호외투에 마지막이 오기 시작했음을 알리는 신호가 아닐까? 남극대륙 위의 오존층에 해마다 새롭게 점점 더 깊이 구멍이 뚫리고 있다.

그에 관하여 우리는 아직 아무것도 눈치채지 못하고 있다. "오늘은 날씨가 어떨까?" 하고 아침에 하늘을 쳐다 보면 이전과 다름없이 일기 예측을 할 수 있다.

그러나 그것은 우리가 어렸을 때 보았던 것과 같은 하늘이 아니다. 높이가 수십 km인 공기의 대양, 즉 대기라고 불리우는 곳에 현재 거대한 개축-어떤 경과가 나올지도 모르며 의도하지도 않은 대규모의 거대실험-이 진행중이다. 의심할 여지가 없는 전체적 상을 제시하기엔 아직 증거 자료들이 너무 각각이다. 그러나 대기 과정의 컴퓨터 시뮬레이션, 항공계측프로그램, 일기관측구와 위성의 자료들이 그려내는 것은 경종을 울리기에 충분하다.

이에 자극을 받아서 유럽의 17개 연구기관의 공기화학자와 기상학자들이 대규모의 연구프로그램을 제안했다. 노르웨이, 스웨덴, 덴마크, 영국, 네덜란드, 프랑스, 스위스, 독일의 학자들이 참여하고 있다.

이들이 맡은 임무의 중심되는 것이 오존이다. 오존의 분자구조를 보면 우리의 호흡에 아주 중요한 개스인 산소와 매우 가깝다는 것을 알 수 있다. 산소분자${O}_{2}$는 산소원자(O)두 개가 결합되어 있고 오존분자는 산소원자 셋으로 이루어져 있다.

공기중에서 차지하는 비율이 78.1%인 질소, 20.9%인 산소 및 0.9%인 희유기체 아르곤(Ar)에 비하면 오존은 '맨 꼴찌' 그룹에 속한다. 우리가 호흡하는 공기 중에서 오존의 백분률은 소숫점 아래 일곱번째 자리에서 시작한다. 그럼에도 불구하고 이 미량개스의 농도가 현저하게 변하면, 지구상의 모든 생물체에 매우 커다란 영향이 미칠 것이다. 그것의 농도변화는 지금까지 하나의 가상적인 일로만 고려되어 왔다.

그러나 바로 이 사건 즉 점점 심해가는 오존농도의 변화는 분명하게 일어나고 있다.

● 드라마의 무대는 두개 이다.

오존 드라마가 전개되고 있는 무대는 이층으로 되어 있다.

아랫층에 있는 것이 대류권이다. 이 대기의 최하층은 지상 즉 우리가 숨쉬는 지면 근처의 공기층에서 시작하여 평균 11km높이에 걸쳐 있다. 보통 민간항공기의 비행고도는 9~10.5km이다. 대류권은 또한 모든 기상현상이 일어나는 대기층이기도 하다. 지구 공기의 4분의 3이 이 층에 속해 있으나 오존은 지구 전체량의 10%만이 들어 있다.

대류권 위에 약 50km의 높이로 성층권이 놓여 있다. 그것은 대류권보다 거의 네 배에 가까운 높이에 걸쳐 있으며 지구 오존의 거의 대부분인 90%를 포함하고 있다.

우선 윗층부터 살펴보자. 성층권은 화학 반응로와 같아서 거기에서 끊임없이 오존의 분해생성이 일어난다.

생성과정은 다음과 같다. 첫 단계에서 산소분자는 에너지가 풍부한 태양광선 즉 파장 2백42나노미터(nm)이하의 강한 자외선에 의하여 산소원자로 분해된다(광분해), 이 과정에서 대부분의 강한 태양광성이 흡수된다. 다시 말하면 분해반응에 소모되어 우리에게 내려오지 않는 것이다.
 

두번째 단계에서는 생성된 각각의 산소원자가 산소분자가 반응하여 오존이 된다. 이 반응에 제3의 분자가 참여하는데 이것은 충돌파트너 역할을 한다.

이렇게 생성된 오존 자체가 또한 분해반응을 한다. 이 반응이 파장 3백10nm이하의 태양광선에 의하여 일어나면 다음 반응식에서 별표*가 붙은 대단히 반응성이 강한 산소 원자가 생성된다.

이러한 대규모의 공기화학 반응이 우리의 머리 수십 km 위에서 진행되고 있다. 성층권의 오존 생성과 분해과정에서 대부분의 강한 자와선이 걸러진다. 이 결과 나타나는 것이 우리 지구주민을 위한 생명유지 효과이다. 그 이유는 성층권의 오존층이 없다면 이 강한 자외선이 방해를 받지 않고 지상의 생명체에 내리쪼일 것이기 때문이다. 그러면 우리에게 낯익은 식물, 동물, 인간으로 구성된 생물권이 더이상 존재하지 못할 것이다.
 

● 산화질소가 성층권에서 하는일

대기의 아랫층에서 올라오는 미량개스들은 중요한 오존분해반응이 계속일어나게 한다. 천연 미량개스 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것이 소기(笑氣)라고도 불리우는 산화질소(${N}_{2}$O)이다. ${N}_{2}$O는 지상에서 예를들어 땅속의 박테리아 분해과정이나 산불에 의해서 생성되며 과잉시비(施肥)와 유류·석탄의 연소의 결과로도 생성된다.

이 개스의 분자가 방해받지 않고 성층권에 도달하면 거기에서 다음 반응이 진행된다.
 

여기에서 생성된 일산화질소는 반응의 촉매 사슬에 참여하는데, 결과적으로 이 반응으로 성층권 오존이 분해된다.
 

대기 중의 소기의 농도는 매년 약 0.2%씩 비교적 천천히 증가한다. 비행기 배기개스로부터 나오는 일산화질소 또한 성층권 오존의 생성분해 반응에 작용한다. 그러나 성층권에서는 항공기 운행이 많지 않기 때문에 영향은 크지 않다.

그 동안 새로운 미량의 개스 그룹이 성층권의 오존분해반응에서 ${N}_{2}$O를 앞지르기 시작했다. 그것은 불화염화탄화수소(프레온)이다. 1966년 이래 그것은 분무(스프레이)깡통 같은 소비품에, 공업 생산과정의 냉각액으로 또는 플라스틱을 부풀리는데 사용되어 왔다.

1974년에 캘리포니아 대학의 '셔우드 로울란드'와 '마리오 몰리나'는 CC${ㅣ}_{3}$F 또는 CC${ㅣ}_{2}$와 같은 특정 불화염화탄화수소가 분무깡통이나 응집상태에서 벗어난 후 놀랍게도 오래간다는 사실을 발견했다. 이 기체상태의 물질은 불활성, 다시 말하면 주위의 물질과 반응하지 않는다. 이것이 최근 공장에서 반응성이 적은 추진개스 및 보호개스로 사용되었던 이유이다.

이 불화염화탄화수소는 분해되지 않고 점점 더 높은 대기권으로 올라가서 결국 성층권에 도달한다.

거기에서 개스분자는 태양의 에너지가 풍부한 자외선에 의해 파괴되어 단계적으로 염소원자가 분리된다.
 

여기에서 생성된 염소원자는 후속반응으로 생긴 일산화염소기(ClO)와 함께 오존분해의 촉매 역할을 한다.
 

다른 방식으로 반응하여 오존분해 사이클에서 떨어져 나가기 전에, 단 하나의 염소 원자가 진행시키는 반응사슬의 수는 통계학적으로 1만번 정도이다. 그래서 오존생성에 비하여 분해가 점점 더 늘어난다.

이 발견으로 인하여 70년대 중반 추진개스-에어로졸이 공공 토론의 주제가 되었다. 그러나 이 토론은 금방 끝나 버리고 말았는데 그 이유는 대기중의 오존 총량이 불화염화탄화수소의 사용 이래 거의 변하지 않았다는 사실이 증명될 수 있었기 때문이다.

● 오존 총량은 변하지 않는다는 주장의 잘못

그렇다면 무엇때문에 동요했는가?

몇몇 분무깡통 제조회사는 당시에 불화염화탄화수소의 사용을 자발적으로 포기했다. 다른 회사들은 가까운 장래에 대용품을 찾겠다고 약속했다.

그것은 하나의 오류였다. 왜냐하면 대기중의 오존총량은 현재까지 사실 일정량을 유지했기 때문이었다. 그러나 '극적인'이라는 형용사가 붙을만한 다음과 같은 층변화가 일어나고 있다.

고도 약 35내지 45km의 상부 성층권에서는 오존의 양이 해마다 0.4~0.6% 줄어들고 있다. 유럽공동체의 기상연구계획의 일환으로 수행된 '마인츠' 에 있는 '막스 플랑크' 화학연구소의 '크리스토프 브륄'의 모델 계산에 의하면 60년대 이래 상부성층권 자외선 보호우산의 오존 15%가 상실되었다. 그 당시에 불화염화탄화수소의 공업적 사용이 시작되었다. '브륄'의 모델계산은 25년 후인 2010년 경에는 적어도 30%의 오존이 상실될 것을 시사하고 있다.

반면에 고도 20km 밑에서는 오존량이 계속해서 증가하고 있다. 서부유럽의 지표 부근의 공기층에서는 특히 여름철에 아마 지난 20년간 50%정도 증가하였을 것이다. '브륄'의 모델계산에 의하면 산업화 이래 지표 부근 공기층의 오존량이 아마 1백%나 증가했을 것이다. 산업사회의 미량개스 배출량 즉 산화질소(NOx), 메탄 및 다른 종류의 탄화수소 그리고 일산화탄소(CO) 의 증가는 이 지표부근의 오존증가에 못미친다.

아랫층에서는 오존이 증가하고 윗층에서는 오존이 줄어들고 있다. 즉 인류는 대기를 바꾸고 있다.

● 온실효과가 생겨나는 이유

그러면 결과는?

성층권의 상부는 거기에서 오존이 제거되고 그럼으로써 에너지가 풍부한 자외선이 적게 흡수되기 때문에 식는다. 반면에 하부는 한편으로 오존량이 증가하고 또 한편으로 그 윗부분의 오존감소의 결과로 더 많은 자외선이 내려오기 때문에 따뜻해질 것이다. 예를들어 몇도의 온도상승으로 인하여 더 많은 수증기가 이전보다 더 높이 올라갈 것이며 그 결과 또 다시 성층권의 화학적 과정이 변할 것이다.

성층권과 대류권 사이의 공기교환이 아주 적다고 해서 또 성층권이 가장 낮은 대기층의 덮개 역할만을 한다고 해서 안심해서는 안된다. 왜냐하면 이 두께가 4km인 덮개의 상태는 그 밑에 놓여 있는 '찜통' 즉 대류권의 공기화학적·기상학적 현상에 매우 중요하기 때문이다.

그 결과로 기후변화가 일어날 수 있다. 인류가 근원적으로 의존하고 있는 작물수확은 예를들어 강우의 양과 분포 변화에 매우 민감하게 반응한다.

그러나 그 외의 또 다른 여러 결과들이 나타날 수 있다. 이산화탄소(C${O}_{2}$)와 마찬가지로 불화염화탄화수소도 대류권에서 파장이 긴 열선을 잡아둔다(온실효과). 이를 통하여 그것은 앞으로 수십년간 지표부근의 대기를 데우는데 기여할 것이다. 20~50년 까지 아마 2내지 3도 정도로.

● 컴퓨터 시뮬레이션이 보여주는것

더욱 결정적인 것은 이 염소와 불소를 함유하고 있는 추진개스의 배출이 앞으로 수십년간 억제되지 않은 채 계속될 경우 나타날 수 있는 결과이다. '크리스토프 브륄'은 그의 컴퓨터 시나리오에서 이 추진개스가 해마다 0%, 2%, 4%로 늘어날 때 지구대기가 2050년까지 어떻게 변할 것인가를 계산했다. 여기에서 '브륄'은 이산화탄소와 메탄도 똑같은 비율로 늘어난다고 보았다. 메탄과 이상화탄소가 염소자원에 의한 오존분해를 억제한다고 해도 컴퓨터 시뮬레이션은 다른 결과를 보여준다.

불화염화탄화수소의 배출이 일정하게 유지될 경우 상부성층권의 오존은 2050년까지 산업화 이전 시대의 추정값과 비교하여 단지 30%밖에 상실되지 않는다. 이 값은 성층권 전체로 볼 때 4.1%의 상실에 해당된다.

매년 20%의 증가일 경우 상부성층권의 오존은 50% 상실되며, 이는 성층권 전체 오존량의 9.4%에 해당된다.

매년 4% 증가의 경우 컴퓨터 시나리오는 상부성층권의 오존이 70% 상실될 것을 보여주는데, 이는 전체 성층권 오존의 27.3%에 해당된다.

이 마지막 변이는 공기화학자들이 말하는 '염소파국'을 향한 결정적 단계가 될 지도 모른다.

지금까지 성층권에서 추진개스분자의 분해로 생긴 염소의 대부분은 이산화질소와의 반응으로 다시 결합되었다.
 

이 반응으로 N${O}_{2}$와 ClO는 '오존분해과정'에서 제외된다. 물론 현재까지 완전히 제거되는 것은 아니다.

그러나 일산화염소의 농도가 어느 한계치를 넘어서면 이 상쇄작용은 불능해진다. 왜냐하면 NO₂분자가 모두 질산염소로 변하여 NO₂가 더이상 존재하지 않기 때문이다. 그 후에 증가하는 ClO는 모두 눈사태와 같은 오존분해를 초래할 수밖에 없다. 이 경우 4%의 시나리오는 2050년에 성층권과 대류권을 통틀어서 약 20%의 오존 감소를 보여준다.

'그래도 여전히 현재의 80%의 오존이 대기에 존재할 것이다'라는 점도 전혀 위안을 주지 못한다. 왜냐하면 미국국립연구심의회(US-National Research Council)의 연구로부터 다음 결론이 나왔기 때문이다. 이미 1%의 오존감소가 백색인종의 경우 대략 2내지 5%의 기저세포암 증가, 5내지 거의 10%의 표피세포암 증가를 초래한다. 이 피부암종의 잘생은 강한 β자외선이 피부에 내려쪼이는 것과 크게 연관되어 있다.

다음과 같은 또 하나의 결과가 나타날 수 있다. 우리가 호흡하는 산소의 절반을 해초가 만들어 내는데 태양광선의 β자외선의 세기가 크게 늘어나면 아마 해초의 증식력이 줄어들 것이다. 이 결과에 대하여 미환경청 EPA의 'R.C 워리스트'는 1982년에 노이헤르베르그에서 있었던 광선·환경연구회의 워크샵에서 경고한 바 있다.

피부암의 증가, 공기중 산소의 감소, 기후변화-이것이 불화염화탄화수소가 해마다 4% 증가할 때 우리, 우리의 자녀, 후세에게 찾아올 지도 모르는 '염소파국'의 저 무서운 결과이다.

4%의 증가율,이것은 비현실적 가정인가? 그리고 공포분위기 조성인가?

1973부터 1982년 사이에 이 개스의 배출은 매년 5%씩 증가했다.

80년대 초, 전게셰적 경제불황시에 감소추세를 기록했지만, 1983년 이래, 경제활성화와 평행하여 불화염화탄화수소의 배출은 다시 급속히 증가했다. 이 사실은 이름있는 미국의 국립 대기연구센터의 'V.라마나단' 연구 그룹이 확증한 것이다.

이 반응성이 작은 염화·불화 화합물은 점점 더 많이, 더 새로운 분자구성형태로 냉각제, 용매, 보호개스, 추진개스로 사용되고 있다. 이 붐 조성에 장래성이 풍부한 전자산업도 한 역할을 할 것이다.

1985년의 한 논문에서 '라마나단' 연구팀은 앞으로 수십년간 이 화합물의 평균 증가율을 3%로 잡는 것이 적절하다고 발표했다. 1985년의 미환경청을 위한 위탁연구에서 '랜드 코퍼레이션'(Rand Coporation)은 3% 시나리오를 가장 가능성이 많은 전제(Medium Case)라고 뒷받침했다. 물론 가장 낙관적인 경우 불화염화탄화수소의 증가율은 1% 미만이 된다.

따라서 '크리스토프 브륄'의 0% 시나리오 즉 오는 수십년간 이 추진개스의 배출이 불변한다는 것은 2% 및 4% 시나리오에 비하여 명백하게 비현실적이다. 모든 연구팀들이 이 증가율에서 시작한다. 따라서 실제로 상부성층권의 절반에서 오존층이 점점 더 심하게 파괴되리라는 우려를 할 만하다.

● 남극에서 보이는 파멸의 징후

지구의 남극지역 위의 주의할 만한 현상은 파국적 오존분해가 이미 거기에서 시작되었다는 신호일 수도 있다.

1966년 이래 그곳에서 영국 남극조사팀(British Antartic Survey)의 기상학자들은 '아르젠틴' 섬과 '핼리' 만의 관측소에서 성층권오존우산의 구멍이 점점 더 커져가는 것을 관찰했다. 그것은 남극의 봄철 9~10월에 대략 한달 간 생긴다. 오늘날까지 그곳의 오존은 전부 40%이상이 감소하였다.

오랫동안 그들 자신의 자료를 믿지 못하고 발견못한 측정오류일 것이라는 추측을 한 끝에, 그들은 마침내 1985년 5월 결과를 발표하였으며, 관찰된 남극 위의 오존구멍은 대류권의 불화염화탄화수소의 농도증가에 기인한다는 추측에 근거를 제시했다. 이 효과가 남극 위에서 그리고 계속해서 특정 계절에만 나타나는 것은 남극지역의 특이한 기상학적·공기화학적 관계에 기인할 것이다.

이 성층권 오존구멍은 해마다 새로 생긴다. 그리고 그것은 매년 약 4%씩 더 깊고 넓어지고 있다.

사건의 무대인 성층권을 떠나서 아랫쪽의 11km 공기층인 대류권으로 내려가 보자. 이 층은 지구 오존총량의 10%를 함유하고 있다. 그리고 이 층의 밑바닥에서 우리 모두가 살고 있다.

여기에서 자외선에 의한 오존분자의 분해를 시발로하여 천연 탄소·질소·황화합물들의 모든 중요한 화학변화가 일어난다. 또한 인간의 활동으로 인하여 공기중에 방출된 잠재적 유독 물질의 분해반응의 대부분도 오존에서 시작된다. 따라서 대류권의 오존은 우선은 아주 중요한 것이다. 다음 반응사슬을 거쳐 수산기가 생성된다.
 

72년 공기화학의 레비(Levy)가 처음으로 성층권에서의 수산기 생성을 가정한 후, 이산소원자 하나와 수소원자 하나로 된 물질의 존재여부를 둘러싸고 여러해 동안 논쟁이 계속되었다.

수산기는 대단히 강력한 해독제이다. 그것은 대부분의 공기 구성 물질-유독물질도 마찬자기로-을 즉시 공격하여 여러 반응단계를 거쳐 흔히 물에 녹는 화합물로 만들 만큼 반응성이 강하다. 이 화합물들은 빗물에 녹아서 공기로부터 씻겨진다.

우리가 끊임없이 대기중으로 내 보내는 많은 잠재적 유독 개스들이 항상 사라지고 따라서 지금까지 한번도 위협적인 농도로 축적되지 않았던 것은 오직 오존을 경유하여 생성된 대기층의 수산기 덕택이다.

성층권에서 생성과 분해 사이의 동적 평형이 거의 정적인 오존층을 만들어낸 것과 유사하게 대류권에도 수산기와 오존의 자연적 생성·분해사이의 평형이 존재한다. 공기의 구성물질인 일산화탄소(CO)와 메탄(C${H}_{4}$)도 이 층에서 일어나는 화학적 생성·분해 작용에 참여하고 있다. 뇌우가 일어날 때 번개의 방전길을 따라 자연적으로 생성되는 일산화질소 역시 이 공기화학적 과정에 포함되어 있으며 중요한 스위치 역할을 한다.

일산화질소가 충분히 많을 경우 다음 반응이 일어나는데, 이 반응에서 결과적으로 일산화탄소가 분해되고 새로운 오존분자가 만들어 진다.
 

일산화질소의 양이 적을 경우는 다음과 같은 오존분해반응이 일어난다.
 

대류권의 오존생성과·분해를 수행하는 이와 유사하지만 훨씬 더 복잡한 반응사슬에서 메탄과 그 밖의 탄화수소들이 시발점 역할을 한다. 특히 열대지방은 메탄과 그 밖의 탄화수소들의 중요한 출처이다.
 

● 북반구 공업지역의 오존증가 격심
 

수백만년 이래 이 오존, 수산기, 일산화탄소 및 메탄 사이의 생성·분해운동은 정상적이었을 것이다. 이 대기 제일 아랫층의 자정장치가 작용하여 메탄은 일산화탄소로, 일산화탄소는 물에 녹는 이산화탄소로 산화되었다.

이 작용은 인간이 대규모로 생물권에 관여하기 시작할 때부터 계속되었다.

지난 30년간 대류권의 메탄은 매년 1.1%씩 증가하였다. 그 원천은 논의 조성, 대규모 동물사육, 삼림의 연소에 의한 개간, 초원 사바나의 연소, 천연개스관의 개스누출 중이다. NO의 농도가 낮은, 공기가 맑은 지역에서는 메탄은 공기를 정화하는 수산기에 의하여 일산화탄소로 분해된다. 이 때 메탄분자 하나당 통계적으로 3.5의 수산기, 1.7의 오존분자가 소비된다. 그러나 NO가 많은 지역 특히 북반구 온대지역의 공업국가 주변에서는 다른 방식으로 메탄분해가 진행된다. 이때 마지막에 0.5의 수산기, 3.7의 오존분자가 새로 생성된다.

이 오존의 생성에는 CO분해과정도 참여하고 있다. 1951년 이래의 측정값이 보여주듯이, 공업국가 주위의 CO는 매년 약 2%씩 증가하고 있다. 그 원천은 화석연료의 불완전 연소, 초지의 소각, 삼림의 훼손 등이다.

NO가 적은 지역, 즉 공기가 맑은 지역에서는 CO가 C${O}_{2}$로 산화하는데 오존 한 분자가 소모된다. 반면에 NO가 많은 지역에서는 오존 한 분자가 추가로 생산된다. 이는 공업지역의 공기에 또 다시 오존이 증가하는 것을 뜻한다.

이 오존연구에 참여하고 있는 학자 중 한 사람은 다음과 같이 비판적으로 말하고 있다.

"상부성층권에서의 오존상실, 대류권에서의 증가, 앞으로 50년간의 기상변화 이런 사실 앞에서 나는 종종 동료들의 측정값, 모델계산 등이 틀렸으면 하고 바랄 때가 있다. 그러나 유감스럽게도 나는 아직까지 구세주와도 같을 오류를 발견 못하고 있다."


컴퓨터 시뮬레이션

이와같이 오존층이 줄어들고 있다.
컴퓨터 시나리오는 태양의 강한 자외선을 막는 오존보호 우산의 구조와 두께를 나타낸다. 왼쪽위-1960년의 상태, 오른쪽위-오늘날의 상태. 아래 그림 2050년의 오존층의 상태에 대한 두개의 시나리오. 두 경우 모두 오늘날의 이산화탄소, 메탄, 소기, 일산화탄소, 산화질소배출의 증가율을 전제로 계산. 불화염화탄화수소의 증가율에서만 차이가 있음. 왼쪽 아래의 것은 1983년의 배출수준이 일정하게 유지되는 것을 전제로 하여 계산. 오른쪽 아래는 매년 4%의 증가를 전제. 오른쪽 아래의 4% 시나리오는 대변동을 예고하고 있다. 가장 두꺼운 오존층(군청색)은 완전히 사라지고 51km(1960년)의 두번째로 두터운 층이 39km 높이로 내려왔다. 강한 자외선이 따라서 대기의 지표층까지 뚫고 내려올 수 있다. 고도 20km 위의 성층권은 식으며, 지면에서는 온실효과가 일어난다.