南极臭氧洞,今年怎么又小了?

南极臭氧洞,今年怎么又小了?
臭氧层是地球生命的维护伞,南极臭氧洞也是人们非常关心的。近30余年来,每年南半球春季,南极上空都会呈现臭氧洞,其均匀面积达1820万km2,将近有二个我国那么大;在刚过去的2019年南半球春季,臭氧洞的均匀面积只要934万km2,差不多缩小了一半(其9月21日为616万km2,还不到多年均匀的30%),是自臭氧洞发现以来的最小规划。2019年9月21日的南极臭氧洞这是怎么回事呢?要搞清这个问题,就要从什么是臭氧和臭氧洞,臭氧洞构成的原因是什么等方面说起。臭氧与“臭氧洞”臭氧是由3个氧原子组成的一种痕量气体,首要散布在平流层,一般最大浓度呈现在离地22~27km的当地。大气臭氧笔直散布臭氧是一种化学性质很不安稳和氧化性很强的物质,它在平流层中生成和分化与太阳辐射有亲近关系。被称之为痕量气体的臭氧在大气中含量很少,如果把大气中的臭氧搜集起来,在规范状况下,全球均匀累积厚度仅为3毫米左右,即只相当于两个5分硬币的厚度。臭氧总量一般用多布森单位(DU)来衡量,1个多布森单位指的是——规范状况下臭氧累积厚度为0.01毫米,3毫米便是300 DU。可别小看这戋戋的3毫米,便是这均匀3毫米的臭氧层,很多吸收了来自太阳的紫外辐射,对地球生态系统和大气环境有重要影响。能够形象地说,臭氧层是地球生命的维护伞。若没有臭氧层,咱们赖以生存的地球就会在对生物有丧命杀伤的太阳紫外线面前毫无遮拦,其成果将是地球生灵的灭绝。在挨近地上的对流层中,臭氧含量并不多,尤其是在近地上,臭氧是一种对生态系统有害的污染物。这便是说,在高空的平流层中,臭氧是“好”的;而在近地上的对流层中,臭氧是“坏”的。自上世纪70年代末以来,全球臭氧总量是下降的,尤其是在南极区域下降最显着。1984和1985年,日本和英国科学家先后报导,春季南极站观测到的大气臭氧总量值与10年前比较削减了30~40%,随后美国科学家用卫星材料也证明了这一成果。在春季,南极区域臭氧总量急剧削减,会呈现低于全球均匀值30~40%的闭合低值区(一般这个值设定为220 DU),与周围区域比较,就显得南极洲上空呈现一个臭氧低值的“空泛”,这便是南极臭氧洞(图2)。“臭氧洞”这个形象的称谓由此被人们所记住。南极臭氧洞南极臭氧洞并不是全年都存在的,只在南极春季呈现。一般南极臭氧在7月下旬开端削减,8月中旬后就呈现较为显着的臭氧洞,9月下旬到10月上旬臭氧洞的面积最大,10月底后臭氧急剧添加,臭氧洞逐渐填塞,12月中旬康复正常,就不再有臭氧洞了。南半球7-12月臭氧均匀散布(1979-2019年)南极臭氧洞及其改变的机理为评论构成南极臭氧洞的原因,各国科学家经过气球、飞机、火箭、卫星及地上站等多种现代化观测办法获取了很多材料,并用计算机进行了剖析和模仿研讨。曾有两届诺贝尔化学奖得主的作业与研讨臭氧洞构成的原因有关。南极臭氧洞的呈现与人类活动关系亲近。为制作冰箱和空调器等(图4),人类创造和运用了氟利昂和溴化烃等含氯和溴的化合物,正是这类污染物质终究导致了臭氧层的损坏,在南极区域的实地调查研讨也找到了氯氟烃等物质耗费臭氧层的确凿证据 。耗费臭氧的物质这类污染物质的化学性质非常安稳,走漏排放到大气中停留的时刻很长;在大气笔直环流效果下会从对流层抵达平流层,并经过大气环流的远距离运送和极涡的辐合效应将这些大气污染物在极地平流层中聚合起来。人类活动排放到大气中的氟利昂和溴化烃等含氯和溴的耗费臭氧层物质(ODS),在极地平流层低温条件下构成的冰晶云(PSCs)或液态硫酸气溶胶外表,会经过光化学反响很多耗费臭氧,而为光化学反响供给活动界面的平流层冰晶云或液态硫酸气溶胶,只要在温度低于-78℃时才呈现。因而,构成臭氧洞需求满意2个必要条件:1.大气中存在有人类活动排放的氟里昂和溴化烃等耗费臭氧层物质(人为要素);2.春季南极平流层极涡中较长时刻的低温(天然要素)。只要一起满意这两个条件,在平流层极涡中低温(温度低于-78℃)条件下构成的冰晶云或液态硫酸气溶胶外表,吸附了大气污染物质,才能在太阳光照射下,激起氯和溴的活性,经过光化学反响很多耗费臭氧,在南极春季构成臭氧洞。南极臭氧洞偏小及北极未呈现臭氧洞的原因在南极,冬天平流层极涡的温度很低,一般在极夜完毕后的春季,低温尚能保持一段时刻,有利于臭氧洞的构成,也正是因为平流层温度、极涡强度和方位的改变,造成了南极春季臭氧洞的反常偏小和各年南极臭氧洞强度和规模的改变。1979-2019年逐年臭氧洞面积的改变值得注意的是,除2019年反常偏小外,2002和1988年也现明显偏小,这都与南极大气环流和平流层极涡改变所导致的春季平流层反常增温有关;南极臭氧洞偏大的年份(如2006、1998、2003、2015年),则无一不是春季平流层极涡偏强、温度偏低。臭氧洞反终年的南极平流层(50hPa)温度改变那北极为什么没有呈现臭氧洞呢?北极愈加挨近人类活动的区域,北极大气中污染物的浓度也比较高,与南半球比较污染更为严峻,可是它不满意,或很难满意构成臭氧洞的平流层极涡中低温的必要条件。“南北两半球海陆散布的差异,对气候和大气环流也有很大影响。南极区域是一块由海洋围住的冰雪大陆,而北极却是一片由大陆围住的冰雪海洋。在平流层极涡中,南极的温度也低于北极。并且特别是在春季,北极春季温度比南极春季高,进入春季今后北极极涡很快就崩潰、温度就升高了。春季,当极夜后太阳光再次照射北极时,北极平流层极涡中很难到达-78℃低温,不满意构成平流层冰晶云的必要条件。所以,北极春季没有臭氧洞,与北极春季平流层温度高于南极春季、平流层冰晶云等很少呈现以及北极区域大气臭氧的本底值较高有关。1997年和2011年北极春季化学亏本偏大,也与北极春季平流层温度偏低有关。”现在大气环境被损坏的状况下,无论是南极仍是北极,存在耗费臭氧物质的必要条件总是能满意的,关键在于能否呈现构成平流层冰晶云的低温必要条件。南极春季,大都能满意呈现臭氧洞的平流层低温必要条件,因而春季南极臭氧洞仍将呈现;在北极很难满意呈现臭氧洞的平流层低温必要条件,仅仅当春季平流层温度反常偏低时,仍有或许在春季呈现臭氧低值区。南北极大气臭氧亏本的程度将随大气环流,特别是极涡的状况而发生改变。维护臭氧层的作业仍负重致远气候和气候是两个不同的概念,正如在全球变暖的大布景下,不能因某一年偏冷,就以为气候在变冷;相同,也不能因某一年臭氧洞偏小,就以为臭氧洞已被修正。“人类只要一个地球”,环境被污染后,其影响往往很难消除。一个氟里昂分子分化发生的氯离子能够消除一万个臭氧分子,而由溴化烃分化发生的溴离子对臭氧的损坏效果,比氯离子还要大50倍,它们本身都能再生,在大气中内寿数都很长。即便现在人们不再向大气排放这类污染物,其对臭氧的损坏影响仍能够保持几十年。南极臭氧洞和北极臭氧严峻耗费都在向人类再次敲响警钟。令人欣慰的是,因为国际社会的共同尽力,特别是《蒙特利尔议定书》的履行,现在大气中耗费臭氧层物质添加的趋势已被扼制,大气中污染物质的浓度,包含氟利昂的浓度添加的速度在减慢,现在基本上处于平稳状况,并渐渐开端下降。但从总的趋势来讲,近些年南极臭氧洞的面积将继续保持安稳,然后开端缓慢减小,到2070年后才有或许康复到1980年的水平。作为开展我国家,近年来,我国经济继续高速开展,对运用耗费臭氧层物质的制成品需求也在日益添加,因而,在筛选耗费臭氧层物质时,我国需求支付更大的尽力,做出更大的献身,维护臭氧层的作业仍负重致远。我国除了积极参与国际合作,采纳实在办法逐渐筛选耗费臭氧层的物质外,我国还加强了对全球臭氧改变和南极臭氧洞的监测和研讨作业。现在,在我国大陆,有北京(香河)、昆明、青海(瓦里关山)、浙江(临安)、黑龙江(龙凤山)、拉萨等站进行大气臭氧监测;港台区域也有多个观测站进行大气臭氧监测;而在南极,中山站的气候调查人员也正在亲近监督着南极臭氧的改变状况。

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