臭氧層空洞_酸雨_南極臭氧層空洞現(xiàn)復愈之象
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南極臭氧層空洞現(xiàn)復愈之象
來源:《科學》 發(fā)布時間:2016年07月05日15:59
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6月30日,美國麻省理工學院領(lǐng)銜的科學家在《科學》雜志上發(fā)表研究稱,自2000年以來,臭氧層空洞在9月的面積已經(jīng)縮小了400多萬平方公里,約為美國國土面積的一半。此外,受火山爆發(fā)的不斷影響,臭氧層空洞復原速度時而放緩,但總的來說,臭氧層空洞似乎正在復原。
二十世紀五十年代,科學家利用基于地面的觀測數(shù)據(jù)首次發(fā)現(xiàn)了臭氧空洞。大約在二十世紀八十年代中期,英國南極考察中心(British Antarctic Survey)的科學家發(fā)現(xiàn),臭氧總含量在10月份會下降。自此以后,世界各地的科學家就利用南極臭氧層10月的觀測數(shù)據(jù)追蹤臭氧消耗變化趨勢。
該研究通過分析臭氧含量隨季節(jié)和高度的變化,將臭氧層的恢復歸因于大氣中氯氟烴(CFCs)含量的持續(xù)下降。氯氟烴主要用于空調(diào)、冰箱的制冷劑,噴霧設(shè)施(香水、殺蟲劑等)的分散劑以及精細電器設(shè)備的清潔劑,由于其無毒、穩(wěn)定、沒有腐蝕性,在1980年以前被廣泛應用。但這些物質(zhì)一旦進入平流層,在紫外線的作用下就會分解釋放氯原子,成為分解臭氧的催化劑。1987年,幾乎所有國家都簽署了《蒙特利爾議定書》,禁止使用氯氟烴,以修復臭氧空洞。
臭氧不僅對可催化其分解的氯原子很敏感,對溫度和日光也很敏感。氯原子催化分解臭氧需要滿足兩個條件,一是必須有陽光;二是大氣溫度必須足夠低,以產(chǎn)生極地平流層云。只有這樣氯化分解過程才能發(fā)生。觀測結(jié)果顯示,在每年的8月底,臭氧層開始逐漸損耗,到10月初形成臭氧空洞。
該研究認為,科學家以往過于關(guān)注臭氧層空洞在10月的變化,因為這時臭氧層空洞已完全成型。但10月的臭氧層空洞也可能因氣象條件等的輕微變化而變化。而9月是更好的觀測時間,因為這時氯化分解作用對于臭氧層空洞的形成速率具有決定性作用。
研究者分析了2000至2015年間每年9月的南極臭氧層空洞觀測數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)主要來源于探空氣球、衛(wèi)星等。另外還有火山爆發(fā)釋放的二氧化硫衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),二氧化硫也能對臭氧層造成損耗。此外,,研究者還搜集了溫度和風等氣象數(shù)據(jù),這些氣象要素可不斷影響臭氧層空洞變化。
科學家在對當前大氣中所含氯含量進行估測的基礎(chǔ)上,利用模式預測出大氣臭氧含量,然后將每年9月的臭氧層觀測數(shù)據(jù)與模式模擬結(jié)果進行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與2000年臭氧空洞峰值相比,到2015年臭氧層空洞縮小了400多萬平方公里。這與模式預測結(jié)果相符,并且50%以上的縮減歸因于大氣氯含量的減少。
值得一提的是,研究者在分析臭氧層觀測數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)了一個異,F(xiàn)象。2015年大氣氯含量在持續(xù)下降,但臭氧層空洞面積卻打破了歷史最高記錄,因此科學家對臭氧層是否在恢復表示質(zhì)疑。但該研究認為,2015年臭氧層空洞面積突破極值主要是由于智利卡爾布科火山爆發(fā)。雖然火山爆發(fā)并不會導致平流層中的氯含量明顯增加,但卻可以增加顆粒含量,而這些顆?梢源龠M極地平流層云的形成,從而與氯原子發(fā)生反應消耗臭氧層。
。ň幾g:吳鵬)
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