臭氧空洞不大,尽管臭氧消耗的最佳条件
美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国国家航空和宇宙航行局(NASA)的科学家报告说,每年9月在南极洲上空形成的臭氧空洞在2018年略高于平均大小。南极平流层的温度低于平均水平,为今年破坏臭氧创造了理想条件,但消耗臭氧的化学物质含量不断下降,使得这个空洞没有20年前那么大。科学家保罗a纽曼说:“南极平流层的氯含量比2000年的峰值下降了11%。”“如果氯含量仍然保持在2000年的水平,那么今年更冷的温度会给我们造成更大的臭氧空洞。”
根据美国国家航空航天局(NASA)的数据,到2018年,每年的臭氧空洞平均覆盖面积达到883万平方英里(22.9平方公里),几乎是美国本土面积的三倍。在美国国家航空航天局(NASA) 40年的卫星观测中,它排名第13位。根据一项名为《蒙特利尔议定书》的国际条约,世界各国于1987年开始逐步停止使用消耗臭氧层物质。
2018年的臭氧层空洞受到稳定而寒冷的南极涡旋的强烈影响,这种平流层低压系统顺时针在南极上空流动。这些较冷的条件——自1979年以来最冷的条件之一——帮助支持了更多极地平流层云的形成,这些平流层云的云颗粒激活了破坏臭氧的氯和溴化合物。2016年和2017年,9月份气温的升高限制了极地平流层云的形成,减缓了臭氧层空洞的增长。2017年,臭氧层空洞面积达到760万平方英里(19.7平方公里),之后才开始恢复。2016年,这个洞扩大到800万平方英里(20.7平方公里)。
然而,与1980年代相比,目前的臭氧空洞面积仍然很大,当时第一次探测到南极洲上空臭氧层的损耗。到2000年,大气中人类制造的消耗臭氧层物质的水平增加了。从那以后,它们的数量缓慢下降,但仍足以造成严重的臭氧损失。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家们说,2018年更冷的温度使得南极上空3.1英里(5公里)深处的臭氧几乎完全消失。这一层是极地平流层云层中臭氧的活跃化学损耗发生的地方。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家布莱恩·约翰逊(Bryan Johnson)说,10月12日,南极上空的臭氧量至少达到104多布森单位,这是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)臭氧监测的33年中的第12个最低年份。约翰逊说:“即使是在今年的最佳条件下,上层的臭氧损失也没有那么严重,这是我们在平流层中看到的氯浓度下降的情况下所能预期的。”
一个多布森单位的标准测量大气中臭氧的总量高于地球表面的一个点,它代表了所需要的臭氧分子数产生一层纯臭氧的0.01毫米厚的温度32华氏度(摄氏0度)在一个大气压力相当于地球表面。104多布森单位的价值将是一层1.04毫米厚的表面,小于一角硬币的厚度。在20世纪70年代南极臭氧空洞出现之前,南极上空9月和10月的臭氧平均含量在250到350多布森单位之间。
什么是臭氧,为什么重要?
臭氧由三个氧原子组成,与其他化学物质的反应能力很强。在距地球表面约7至25英里(约11至40公里)的平流层中,一层臭氧就像防晒霜一样保护地球免受紫外线辐射的伤害,紫外线会导致皮肤癌和白内障,抑制免疫系统,损害植物。臭氧也可以由太阳与汽车尾气和其他污染源的污染之间的光化学反应产生,在低层大气中形成有害的烟雾。
美国国家航空航天局和美国国家海洋和大气管理局每年都使用三种互补的仪器方法来监测臭氧层空洞的生长和破裂。美国国家航空航天局(NASA) Aura卫星上的臭氧监测仪器,以及美国国家航空和大气管理局(noaa) Suomi国家极地轨道合作卫星(National polorbit orbit Partnership)上的臭氧测绘剖面仪套件等卫星仪器,都是在太空中测量大片区域内的臭氧。Aura卫星的微波肢体探测器还可以测量某些含氯气体,从而估算出总氯含量。
大气中的臭氧总量非常小。从地面到太空的大气层中所有的臭氧都是300多布森单位,大约是两个便士的厚度,一个叠在另一个上面。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家通过定期释放装有臭氧测量探空仪的气象气球来监测臭氧层的厚度及其在南极上空的垂直分布,这种探空仪的高度可达21英里(约34公里),并使用一种名为Dobson分光光度计的地面仪器。