北极上空出现罕见的巨大臭氧层空洞,原因竟然是......

作者:黄韦杰来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-04-23

别慌,只是偶然现象。

近日,北极上空竟然出现了罕见的臭氧层空洞,其覆盖的面积约为650万平方公里,是格陵兰岛的三倍以往,提起臭氧层黑洞,大家总是想到南极。这次在北极出现如此大的臭氧层黑洞,实属罕见!

臭氧层空洞1

图源见水印


 什么是臭氧层空洞?

臭氧层空洞2

南极臭氧浓度变化动图图源:凤凰网)

在了解臭氧层空洞之前,我们必须知道什么是臭氧层。众所周知,地球大气层主要分为5层,分别为对流层(0 km~7至11 km)、平流层(7至11 km~50 km)、中间层(50 km~80至85 km)、热层(80至85 km~800 km)、散逸层(800 km~2000 km至3000 km)。臭氧在地面到70千米的高空都有分布,但是臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分。

地球大气中臭氧形成的主要原因是太阳发出的紫外线使得氧气分子分解成两个氧原子,氧原子又与那些没有被光分解的氧气分子结合,最终产生臭氧分子。这些臭氧分子大量聚集便形成了臭氧层。

形成臭氧的反应模式图

形成臭氧的反应模式图图源:cimss.ssec.wisc.edu)


臭氧层空洞是如何形成的?

目前,被科学界广泛接受的臭氧层空洞形成的主要原因是人类大量使用消耗臭氧层物质,如:溴甲烷、氟利昂、四氯化碳等。这些物质被人类排放后进入平流层,在紫外线的作用下分解成氯溴自由基,成为分解臭氧的催化剂。据研究,一个氯自由基可以消耗近一百个臭氧分子。从2O世纪30年代开始,人类已经生产了超过 2000万吨的氯氟烃物质,这对地球大气臭氧层的破坏程度是可想而知的!

就我们熟知的南极臭氧层空洞而言,从1957年开始,南极上空的臭氧就开始出现了大规模的损耗。如今,南极上空臭氧层已经非常稀薄,形成了一个直径上千公里“空洞”,而这个“空洞”严重威胁着南极生物的生存。

南极

臭氧总量卫星观测仪器测量的臭氧层厚度值,图源:nasa.gov


臭氧层为什么如此重要?

臭氧层对于我们星球上每一个生命都起到不可替代的作用。总的来说,臭氧层对地球生命最重要的作用就是吸收太阳发出的短波紫外线(波长280—315nm),使地球生命免受紫外线的致命伤害。

一旦臭氧层被破坏,暴露在太阳光紫外线照射下生命的免疫系统就会发生改变,最终导致肿瘤的发病率大大增加。不仅仅如此,更多的紫外线对地表的照射还会增加地表附近大气的臭氧浓度,这同样会严重破坏附近生态:动物的呼吸道产生炎症甚至直接中毒死亡、植物的生存和繁殖受到威胁······


北极臭氧层空洞为何这么少见?

我们可能在新闻中经常看到关于南极臭氧层空洞不断扩大的报道,却未曾闻北极出现臭氧层空洞,这是为什么呢?

有学者认为,南极上空之所以会出现臭氧层空洞是因为,当南极洲处于冬季(4-10月)时,南极气候寒冷,从而形成高层云,这些高层云中有着大量人类排放的含氯或溴物质,这些物质在极低温下会转化为活性极高的氯或溴自由基,进而不断破坏臭氧分子。

虽然北极的臭氧层厚度也在不断减少,但是由于北极地区的温度多变,因此通常不会造成非常明显的臭氧层空洞。


此次空洞是如何产生的?

不过,令我们担忧的是,今年,由于强劲的西风绕北极流动,冷空气被困在“极涡”中。因此北极上方的冷空气比1979年以来的任何冬季都要多。同样,在寒冷的温度下,北极附近形成了高空云层,进而开始了破坏臭氧的反应。

研究人员用释放在北极的气象气球测量了海拔18公里的高空臭氧浓度:臭氧浓度下降了近90%!这超过了我们过去看到的任何臭氧损失。

令人欣慰的是,北半球的春天已经到来,太阳开始在高纬度地区升起,臭氧层空洞区域的大气温度也已经开始升高,随着“极涡”在未来几周内破裂,臭氧层可能很快就会恢复。


我们能做些什么? 

随着人们对臭氧层空洞的不断深入研究,各国也纷纷付诸行动保护地球大气臭氧层,1987年,联合国许多成员签署了1996年停止生产氟利昂的国际公约——《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。1999年12月3日《蒙特利尔议定书》北京修正案通过,宣布中国在2010年完全淘汰消耗臭氧层的物质。经过各国的努力,南极的臭氧空洞目前正在恢复中。我们相信,这次北极臭氧层空洞也只是一次偶然现象。

作为“生物圈一号”一份子,我们更应该以身作则,不购买和使用会产生氯溴烃等破坏臭氧层物质的产品,为保护地球生态贡献出一份微薄之力。

“绿水青山就是金山银山”,只有我们与自然和谐相处,人类才会有更长远的发展。

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      参考文献:

      [1]Alexandra Witze.Rare ozone hole opens over Arctic — and it’s big[J/OL].https://www.nature.com/articles/d41586-020-00904-w.27 MARCH 2020/29 MARCH 2020

      [2]姜恒.破坏臭氧层的化学物质[A].Low carbonworld[C].北京:中国科学技术信息研究所,2017:03-0027-02

      [3]钱谊.大气臭氧层破坏对生态影响[C].南京:国家环境保护局南京环境科学研究所,1990:7-10


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