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北极出现“臭氧枯竭” 极地平流层存巨型空洞_科技

发布时间:2011-10-04 08:03:38
北极出现“臭氧枯竭” 极地平流层存巨型空洞 科学家发现北极上空臭氧层出现可移动的巨型空洞,并伴随着异常的长时间低温特征。

[导读]科学发现北极上空臭氧层出现可移动的巨型空洞,并伴随着异常的长时间低温特征。

(Everett/编译)据国外媒体报道,美国国家航空航天局的科学家们的研究已经证明了在去年冬季和春季时节,北极上空臭氧层出现前所未有的枯竭现象。造成了在北极上空平流层位置出现极为不寻常的低温期,该低温期持续的时间较长。该项研究的部分成果已经发表在10月2日的《自然》杂志上。自从20世纪80年代中期以来,科学家发现在南极上空每年春季都会出现臭氧层的空洞现象,而在2011年,北极上空出现了与南极臭氧层空洞类似的臭氧损耗特征。

北极出现“臭氧枯竭” 极地平流层存巨型空洞_科技

图1 南极上空的臭氧空洞

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图2 北极上空大气臭氧分布情况及化学试剂对臭氧的破坏情况

图2的左边显示了在北极上空大约12英里的上层大气臭氧的分布情况,该图像绘制与2011年的3月中旬,突出了在北极地区高空平流层臭氧的损耗。有图则显示了在同一天,同一个大气高度位置,主要化学试剂对臭氧的破坏情况,高度大概分布在寒冷的极地平流层下方。该图有美国宇航局喷气推进实验室以及加州理工学院联合绘制。臭氧层则是主要分布在地表上空20至50千米的高空,这里也被称为平流层。其主要的作用是吸收太阳光特定波长的紫外线,可以保护地球上的生物免受短波紫外线的侵害,对地球生命有着重要的意义。同时还可以加热地球大气,使得部分大气升温。

南极臭氧层空洞的形成一般在冬季气候条件下,南极的平流层处于极为寒冷的状态,由人类活动产生的化学物质在大气中发生反应,从而破坏臭氧层并形成空洞。同样的臭氧损耗过程也发生在每年北极地区的冬季时节。然而,一般情况下,北极地区的平流层存在一定的温度条件,可以限制这些反应的发生以及发生的时限,这种情况使得北极地区会比南极地区出现相对较少的臭氧损耗现象。

为了进行这项关于北极地区臭氧空洞的调查,来自九个国家(美国,德国,荷兰,加拿大俄罗斯,芬兰,丹麦,日本和西班牙)的19个研究机构的科学家共同对北极上空的臭氧层分布进行了一次全面的监测。而监测的措施则是通过美国国家航空航天局的CALIPSO卫星和Aura卫星,值得一提的是,这个两个卫星是一个由美国核法国共同打造的对地观测卫星星座的组成部分,该卫星星座由5颗卫星构成,主要研究地球大气以及全球变暖等问题。此外,还是用探空气球携带仪器测量,以及气象数据和大气模型。

通过研究科学家发现:在某些大气高度上,北极地区出现低温情况的持续时间可以超过30天,特别是在2011年的时候,这比以往对北极上空的气象监测记录要长得多,这可能就是导致北极上空出现前所未有的臭氧损耗的原因。目前,科学及在进一步研究和确定是哪些因素造成了这么长时间的低温持续期。

根据加利福尼亚州帕萨迪纳美国宇航局喷气推进实验室与新墨西哥州索科罗矿业技术研究所的科学家凯莱曼妮(Gloria Manney)认为:在2010年至2011年度北极地区大气每日温度监测数据显示,与以往监测对比并没有达到较低的水平,到与以往的冬季不同的是,长时间的低温足以产生破坏臭氧层的物质。凯莱曼妮同时也是该研究论文的主要作者之一。这就意味着,如果以后北极地区再出现类似大气环境低温持续情况,或者只要略有下降,这种气候变化的结果就会严重影响到北极地区的臭氧层,使得臭氧层的损耗变得更为频繁。

在2011年北极上空出现的臭氧层空洞区域面积比同一时期的南极上空出现的臭氧层空洞面积要小,这是意味北极大气中存在涡流,持久性的大型气旋使得臭氧损失情况加剧,但是北极上空典型的涡流要比南极上空的涡流小大约40%左右。虽然北极上空出现的极涡面积小,但是其还有一个特点,就是流动性较大,经常会转移到人口较多且稠密的地区,所以在北极地区附近的居民,就很容易处于短波紫外线的照射之下。臭氧层空洞发生的人口稠密的地区,会使得地表紫外线辐射增加,这些情况对人类以及其他生命而言,是个非常不利的影响。

虽然目前对北极地区臭氧总量的监测远远超过一般情况下的两次水平,通常在南极地区处于夏季的时候,与南极臭氧空洞的记录进行比较。这是因为北极地区的冬季的臭氧水平比南极地区冬季时的水平要大得多。科学家凯莱曼妮认为:如果没有1989年的《蒙特利尔议定书》以限制消耗臭氧层的物质生产的国际条约,那今天高层大气中氯的水平会惊人地高,而北极地区的臭氧层空洞将在每年的春季开始出现。而南极上空出现的臭氧层空洞是大气中消耗臭氧层的化学物质经过了较大的时期反映出来,对于未来北极地区上空出现的臭氧层损耗情况,科学家认为将持续数十年之久。

对于北极臭氧层空洞到底达到了多少的损耗程度,参与该项研究的科学家认为:我们有能力在接下来的监测中对臭氧损耗给出量化的指标,这些探测的过程都有美国国家航空航天局的CALIPSO卫星和Aura卫星来测量,它们会一直监测大气中的微量气体和云层的变化,直到工作寿命结束。我们必须保证这种对极低大气持续的观测能力,如果我们要预测未来气候变化中臭氧损耗的趋势,保持这种观测能力是必须的。

原标题:北极出现“臭氧枯竭” 极地平流层存巨型空洞_科技

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