自发现以来,臭氧空洞在今年达到最小值


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自发现以来,臭氧空洞在今年达到最小值

今年,南极上空的臭氧空洞在9月8日达到了峰值,面积为630万平方英里(约合1640万平方公里),在此之后呈现下降趋势。2019年南极上层大气的异常天气模式极大地限制了臭氧的消耗。
图片来源:NASA

10月21日,美国航空航天局(NASA)和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家发布报告称,在9月和10月,南极上层大气异常的气候模式极大地限制了臭氧的消耗,这让观测到的臭氧空洞面积自1982年以来达到了最小值。

依据NASA和NOAA的卫星测量结果,2019年臭氧空洞在9月8日达到了630万平方英里(约合1640万平方公里)的峰值,然后在9月和10月的剩余时间内,这一面积缩小到了不足390万平方英里(约合1000万平方公里)。在天气状况正常的年份中,在9月下旬或10月初,臭氧空洞的最大面积通常会增长到大约800万平方英里(约合2070万平方公里)。

“对于南半球的臭氧层来说,这是一个非常好的消息,” 保罗•纽曼(Paul Newman)说道,他是NASA位于马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)地球科学的首席科学家。“但是重要的是,我们需要明白:今年观测到的臭氧空洞结果是平流层温度升高导致的,这并不意味着地球大气中的臭氧层忽然之间就处于快速恢复的时期了。”

臭氧由三个氧原子组成,是一种高反应活性分子,天然存在的数量较少。臭氧层位于地球上空大约7~25英里(约合11~40千米)处,是大气平流层中臭氧浓度较高的区域。臭氧层就像是地球的防晒霜,可以保护地球免受有害紫外线的侵蚀,因为有些紫外线会让人类和其他动物患上皮肤癌和白内障、抑制我们的免疫系统,还会对植物造成损伤。

南极地区的臭氧空洞通常形成于南半球的冬季末期,因为逐渐增强的太阳辐射会开始消耗臭氧。相关的一系列化学反应中,涉及了游离态氯离子和溴离子,这两种离子的化学反应活性极高,源自人造化合物,例如氟利昂。当氟利昂这类通常较为稳定的化合物被大气环流带到平流层时,太阳辐射的作用让它们在云颗粒表面分解形成游离的氯离子和溴离子,进而将臭氧还原成氧气和氧原子。在较高的温度下,极地平流层极少有云形成,即使形成也不会持续很长时间,从而限制了臭氧的消耗过程。

利用互补性质的仪器测量方法,NASA和NOAA每年都共同监测着臭氧空洞的情况。

包括NASA的奥拉号(Aura)卫星、NASA-NOAA索米国家极地轨道伙伴卫星(Suomi National Polar-orbiting Partnership satellite,Suomi NPP)以及NOAA的联合极地卫星系统(Joint Polar Satellite System,JPSS)NOAA-20卫星在内的卫星,都可以从太空之中测量大气层的臭氧含量。奥拉号卫星的微波临边测深仪(Microwave Limb Sounder)还对平流层中破坏臭氧的氯含量进行了估算。

在南极极点处,NOAA的工作人员投放了带有测量臭氧“探空仪”(sondes)的气象气球,这些探空仪在穿过大气的过程中,对大气层的臭氧水平进行了直接的垂直采样。大多数年份里,至少在平流层的某些高度中,那些测得的臭氧浓度通常最高的高空区域里,总会存在完全不含臭氧的空洞。

“今年,在南极极点进行的臭氧探空仪测量中,大气层的任何部分都没有显示出臭氧完全耗尽的情况。” 大气科学家布莱恩•约翰逊(Bryan Johnson)说道,他来自NOAA位于科罗拉多州博尔德市的地球系统研究实验室(Earth System Research Laboratory)。

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