平流层变暖使臭氧洞缩小 但温室气体可不是"补天石"

天气和气候是两个不同的概念。 正如在全球变暖的背景下，仅仅因为某一年较冷，就不能认为气候变冷了。 同样，不能因为某年臭氧空洞较小，就认为臭氧空洞已经消失。 南极臭氧空洞问题尚未完全解决。

据物理学家组织网络近日报道，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）和美国国家航空航天局（NASA）的科学家表示，连日来，由于南极洲上空平流层异常温暖，失去了臭氧受到很大限制。 将南极洲上空的臭氧空洞缩小至发现以来的最小尺寸。

南极臭氧空洞是如何形成的？ 臭氧空洞变小是否意味着臭氧空洞已经修复？ 对此，科技日报记者采访了中国气象科学研究院研究员卢龙华。

南极臭氧空洞并不总是存在

臭氧由3个氧原子组成，主要分布在平流层。 通常，最大浓度发生在距地面20-25公里的地方。 它是一种在平流层中产生的化学不稳定且高度氧化的物质。 并且分解与太阳辐射密切相关。

卢龙华说，大气中臭氧的含量很少。 标准条件下，如果采集大气中的臭氧，全球平均累积厚度仅为3毫米左右，仅相当于两枚5分硬币的厚度。 “别小看这片区域的3毫米，它是平均3毫米的臭氧层，吸收大量太阳紫外线，对地球生态系统和大气环境产生重要影响，可都说臭氧层是地球生命的保护伞。”

但自 20 世纪 70 年代末以来，全球臭氧总量有所下降，特别是在南极地区。

据网卢龙华介绍，1984年，日本气象厅和札幌气象局忠桥重的观察员首次发现日本南极昭和站春季臭氧总量明显减少。 此后，1985年，英国剑桥大学法尔曼等人通过对1957-1958国际地球物理年以来英国湾站观测数据的重新检验和分析发现，9月至10月每年，南极大陆上空数百万平方公里的大气臭氧总量仅不到正常值的一半。

继日本和英国科学家之后，1986年，美国NASA科学家斯托拉斯基用气象卫星数据证实了上述结果。 1979年至1985年间，10月南极臭氧层最低值比之前时期低了40%。 春季，南极地区臭氧总量急剧减少，将出现比全球平均水平低30%-40%的封闭低值区。 与周边地区相比，南极大陆上空似乎出现了一个臭氧值极低的“空洞”。 ”，这就是南极臭氧空洞。

不过，南极臭氧空洞并非常年存在，仅在南极春季出现。 通常，南极臭氧在7月下旬开始减少，8月中旬以后出现更明显的臭氧空洞。 9月下旬至10月上旬臭氧空洞面积最大。 10月底后，臭氧急剧增加，臭氧空洞逐渐填满。 12月中旬恢复正常。 不会再有臭氧空洞。

南极为何有“洞”

为了探讨南极臭氧空洞形成的原因，各国科学家通过气球、飞机、火箭、卫星、地面站等各种现代观测手段获取了大量数据，并利用计算机进行分析和模拟研究。 已有两位诺贝尔化学奖获得者因其对臭氧空洞形成原因的研究而获奖。

如今，南极臭氧层空洞形成的科学机制已基本阐明。 卢龙华表示，臭氧空洞的形成需要满足两个条件——大气中存在人类活动排放的氟利昂、溴化碳氢化合物等消耗臭氧层物质； 春季南极平流层极涡低温期较长。

为了制造冰箱和空调，人类发明并使用了氟利昂和溴代碳氢化合物等含氯和溴化合物。 这类污染物的化学性质非常稳定。 泄漏和排放到大气中的时间较长。 在大气垂直环流的作用下，它们会从对流层到达平流层。 氯原子。 氯原子与平流层中的甲烷或二氧化氮反应生成盐酸和硝酸氯。

正常情况下，这些物质被称为平流层的“氯库”。 氯原子不具有催化平流层循环反应的功能。 因此，全球平流层不会发生大规模的臭氧消耗。 春天，在极低的平流层发生了一次事故。

南极大陆冬季极地夜间环境极其寒冷，当温度低于一定阈值时，就会导致极地平流层云（PSC）的出现。PSC表面发生非均质化学反应，氯气体不断积聚。 当春天的阳光出现时，氯气被光解成游离氯原子，参与臭氧消耗过程。

催化循环反应。 一个氯原子在几个月的催化反应时间内可以“吃掉”10万个臭氧分子。

为何南极平流层臭氧消耗更为严重，这要从南极大气环流独特的“个性”说起。

受南半球地理特征和大气驱动力的影响，南极上空的大气运动以环极环流为主。 冬季极夜，南极上空环极环流较强，南极大陆边缘风速最高，可持续数月。 南极洲上空的这种绕极地环流被称为“极地涡旋”，其高度范围从距地面几公里到距地面50多公里不等。 由于南极四面环海，存在数月的南极“极地涡旋”就像一堵无形的墙，将南极包围起来，阻止南极内部的空气与外界空气交换，阻碍极地平流层和南极地区的空气流通。中低纬度地区。 平流层的物质和能量交网换使得南极上空的大气性质与外界明显不同，也使得极地臭氧层的损耗在封闭的空间中持续存在。

北极也存在“极涡”，但北极地区地面被海洋和陆地包围，频繁向上传播的重力波往往会突破“极涡”的封闭状态，使得持续时间北极地区“极地涡旋”的强度普遍低于南极地区，因此，北极地区春季臭氧消耗普遍远低于南极地区。

面积缩小与平流层异常变暖有关

那么今年南极臭氧空洞为何变得如此之小呢？ 臭氧空洞修复了吗？

该机构表示，虽然世界各国在减少消耗臭氧层化学品的使用方面取得了重大进展，但今年相对较小的臭氧空洞在很大程度上与平流层异常变暖有关。

在分析今年臭氧空洞变化的原因时，研究人员还提到了气象因素：由于今年10月以来南极上空异常温暖，臭氧空洞已缩小至有记录以来的最小尺寸。 这种情况与2002年和1988年类似。同期平流层垂直剖面上的平均温度表明，暖年与大气臭氧总量较高和臭氧空洞较小密切相关，而冷年则与臭氧总量较低有关。内容。 根据他们的分析，2019年是40年来臭氧消耗第三次因平流层温度过高而减少。

卢龙华指出，天气和气候是两个不同的概念。 正如在全球变暖的背景下，不能因为某一年较冷就认为气候变冷，网也不能因为某一年臭氧空洞变小就认为气候变冷。 据信臭氧空洞已经修复，但南极臭氧空洞问题尚未完全解决。

臭氧空洞越小是否意味着温度越高对臭氧层有利？ 如果人类继续向大气排放二氧化碳等温室气体，臭氧空洞会变小吗？

美国宇航局戈达德太空飞行中心的科学家保罗纽曼表示，情况并非如此。 事实证明，二氧化碳在平流层中的作用方向与在对流层中的作用方向相反，对流层更靠近地面。 纽曼解释说，平流层中的二氧化碳吸收热量，然后逃逸到太空中，它实际上使平流层冷却。 全球变暖不仅仅是温室气体造成的，因此排放温室气体并不意味着拯救臭氧层空洞。