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  新闻背景

  9月16日是“国际保护臭氧层日”。近几十年来,北极地区的臭氧总量是减少的,尽管这一带曾出现惊险空前的臭氧低值区,但是未达到“洞”的标准。那么,北极是否会出现臭氧洞?极地臭氧洞的出现会带来哪些新问题?

  “低值区”未必就是“洞”

  与南极的臭氧相比,北极的臭氧似乎更有几分神秘感。特别是2011年春季,北极地区出现臭氧低值区,臭氧损耗创下历史新高。

  一时间,“北极首个臭氧空洞已经形成”、“史上最大北极臭氧空洞引发科学家担心,面积大如美国大陆”等报道铺天盖地,众说纷纭。

  陆龙骅是中国气象科学研究院研究员,多年从事极地气象研究,曾5次赴南北极科学考察,对于极地地区的臭氧做了大量的研究。虽然此前国内外都有媒体报道“北极首现臭氧洞”,但他认为“很多媒体对此的报道并不确切”。

  “从目前观测资料来讲,只有南极上空出现臭氧洞,北极上空及青藏高原上空出现过臭氧低值区,在某一地区相对其他地区来讲臭氧总量的含量要相对较低,但从气候平均值来看,没有低于220多普森单位(DU)。严格意义来讲,除了南极以外其他地区还没有发现臭氧洞的存在。”中国科学院研究员高登义研究员表示。

  陆龙骅认为,“臭氧洞是有严格科学定义的,并不是所有的臭氧低值区都能称为臭氧洞。”以南极春季出现的臭氧洞为例,“南极臭氧洞”至少有三个特点:一是臭氧数值低,应在220 DU以下;二是低值区(低于220 DU)范围大,常超过百万平方公里;三是低值持续时间长,常为2到4个月左右。

  由此,他认为,从严格的科学意义上来讲,不能说“北极首个臭氧洞已经形成”,迄今为止,在北极还并未出现过臭氧洞。

  北极出“洞”并非不可能

  “关于南极臭氧洞的成因,目前全世界各国科学家普遍接受的解释是,南极臭氧洞是由臭氧消耗物质在南极特殊的气象条件下形成的。”中国气象局国家卫星气象中心副研究员王维和介绍说。

  南极臭氧洞是大气动力、光化学和平流层冰晶云等因素相互作用和影响的产物;也与大气环流, 特别是平流层极地涡旋的活动密切相关。用大气动力学、太阳活动及大气化学等单个因素都无法圆满地解释南极臭氧洞形成的原因。

  “南极臭氧洞的出现与人类活动关系密切。春季南极臭氧洞的出现,有两个条件,二者缺一不可。”陆龙骅表示。

  大气中存在人类活动排放的氟里昂和滨化烃等消耗臭氧层物质(人为因素), 是春季南极臭氧洞形成的基础条件;春季南极平流层极地涡旋中的低温( 自然因素),是南极春季臭氧洞形成的必要条件。只有在平流层冰晶云表面吸附了大气污染物质,才能通过光化学反应大量消耗臭氧,在南极春季形成臭氧洞。

  陆龙骅指出,依据南极臭氧洞形成的两个条件,可以解释为什么到目前为止,只是在南极上空春季出现了臭氧洞,在北极和青藏高原上空并没有出现臭氧洞。尽管北极更加接近人类活动地区,北极大气中污染物浓度也比较高,但是北极地区不满足或者很难满足形成臭氧洞的平流层极涡中低温的必要条件。

  南极地区是一块由海洋包围的冰雪大陆,而北极却是一片由大陆包围的冰雪海洋。海陆分布的差异,对气候和大气环流产生了很大影响。在陆龙骅看来,北极春季没有臭氧洞,与北极春季平流层温度高于南极春季、平流层冰晶云等很少出现,以及北极地区大气臭氧的本底值较高有关。

  陆龙骅表示,虽然当前北极并未形成真正意义上的臭氧“空洞”,但是在1997年和2011年北极臭氧的化学亏损基本上达到了生成臭氧洞的边缘,这引起大家的高度重视。如果由于气候变化,使北极平流层温度更低,时间持续更长,那么在极端情况下,出现北极臭氧洞的可能性也不能排除。

  事实上,最近几年发现,在北极地区或北半球中高纬地区,偶尔也会出现臭氧小洞。这种现象大都出现在冬季,且在北大西洋和北欧出现的次数比北太平洋和北美地区多,此外在我国青藏高原也曾出现过。臭氧小洞与天气系统有关,是动力原因产生的,“小洞”的空间尺度大都在1000千米以下,维持时间很短,大多仅1到数天。臭氧小洞的产生原因与春季南极臭氧洞不同,而且其时间、空间尺度也无法与春季南极臭氧洞相比,不能相提并论,不能简单地称之为臭氧洞。

  臭氧层恢复尚需数十年

  北极臭氧低值区虽未达到“洞”的标准,但接近或到达了出现“洞”的边缘,这不得不引起人们对保护臭氧的深度思考和关注。南极臭氧洞和北极臭氧严重耗损都在向人类再次敲响警钟。南极地区除考察队员外,没有常住居民;人类多数居住在北半球,人们对北极臭氧减少的担忧是理所当然的。

  世界气象组织说,根据《蒙特利尔议定书》要求,许多破坏臭氧的化学物质已被淘汰,然而这些物质在大气中能长时间存在,需要数十年时间才能使它们的浓度回到1980年前的水平。在南极大气中,耗损臭氧的气体在2000年前后达到最大值,目前正以每年1%的速率减少。

  世界气象组织说,过去十年中,南北两极地区及全球的平流层臭氧已停止减少,但尚未开始恢复。预计两极以外地区的臭氧能在本世纪中之前恢复到1980年前水平,而南极臭氧层恢复则要晚得多。

  据世界气象组织当天公布的南极臭氧公报显示,在9月前两周,南极臭氧空洞从不到1000万平方公里增加到约1900万平方公里。截至9月中旬,南极臭氧空洞小于去年同期,但大于2010年。南极臭氧空洞是每年冬、春反复出现的现象,它由平流层极低的温度和耗损臭氧的物质造成。

  作为发展中国家,近年来,我国经济持续高速发展,对使用消耗臭氧层物质的制成品需求也在日益增加,因此,在淘汰消耗臭氧层物质时,我们需要付出更大的努力。

  延伸阅读

  臭氧层空洞会带来哪些危害?

  臭氧这个词对于我们来说其实并不算太陌生,中学课本中曾经记载,在常温下,臭氧是一种有特殊臭味的蓝色气体,主要存在于距地球表面20公里的同温层下部的臭氧层中,它吸收对人体有害的短波紫外线,防止其到达地球。

  中国气象局国家卫星气象中心副研究员王维和分两个方面指出了臭氧层减少的危害:

  一是对人类健康的影响。首先是皮肤癌患者增多的危险,臭氧减少1%,皮肤癌患者增加4%-6%,主要是黑色素癌;其次是损害眼睛,增加白内障患者;最后削弱免疫力,增加传染病患者。

  现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民,就已尝到苦头,只要他们走出家门,就要在衣服遮不住的肤面,涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎,猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去,河里捕到的鱼也都是盲鱼。

  二是对生态的影响。首先是农产品减产及其品质下降,试验200种作物对紫外线辐射增加的敏感性,结果2/3有影响,尤其是大米、小麦、棉花、大豆、水果和洋白菜等人类经常食用的作物。估计臭氧减少1%,大豆减产1%;其次是减少渔业产量,紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物,实验表明,臭氧减少10%,紫外线辐射增加20%,将会在15天内杀死所有生活在10米水深内的鳗鱼幼鱼;最后是破坏森林。