北極臭氧在減少但未出現(xiàn)“臭氧空洞”
今年春季，北極地區(qū)出現(xiàn)臭氧低值區(qū)，臭氧損耗創(chuàng)下歷史新高，一時間“首個臭氧空洞已經(jīng)形成”、“北極上空疑現(xiàn)臭氧洞，面積大如美國大陸”、“皮膚癌風(fēng)險或?qū)⑻嵘钡葓蟮冷佁焐w地，眾說紛紜。
北極真的出現(xiàn)臭氧空洞了嗎？北極地區(qū)出現(xiàn)臭氧低值區(qū)的原因有哪些？會不會給我們北半球的居民帶來不良影響？我們請多年從事極地氣象研究、曾5次赴南北極科學(xué)考察的中國氣象科學(xué)研究院陸龍驊研究員為我們解讀。
臭氧層是地球生命的保護傘
遼寧日報：全球臭氧減少,與全球變暖一樣,是人們廣泛關(guān)注的熱點問題。為什么人們那么關(guān)心臭氧的變化呢？
陸龍驊：要了解這個問題，就應(yīng)該先從臭氧說起。和氧氣不同，臭氧是由3個氧原子組成的一種痕量氣體，主要分布在平流層。在標準情況下，如果把大氣中的臭氧收集起來，全球平均累積厚度僅為3毫米左右，即只相當(dāng)于兩個5分硬幣的厚度。臭氧總量通常用多布森單位(DU)來度量，1個多布森單位指的是，標準狀況下臭氧累積厚度為0.01毫米，3毫米就是300DU。臭氧能大量吸收來自太陽的紫外輻射,臭氧層是地球生命的保護傘。
遼寧日報：這區(qū)區(qū)的3毫米就能夠保護我們?nèi)祟惲藛幔?span id="jf55pt5" class="Apple-converted-space">
陸龍驊：可別小看這3毫米，極端地講，若沒有臭氧層，我們賴以生存的地球就會在對生物有致命殺傷的太陽紫外線面前毫無遮攔，其結(jié)果將是地球生靈的滅絕。
遼寧日報：大氣中臭氧的減少會給我們帶來什么樣的災(zāi)難？
陸龍驊：臭氧主要分布在平流層中，全球臭氧層減薄的危害，大體有以下三個方面：一是對人類健康的影響，臭氧每減少1%，皮膚癌發(fā)病率將增加2%-4%，白內(nèi)障患者將增加0.3%-0.6%。二是破壞地球生態(tài)平衡，臭氧層的減薄也會使動物產(chǎn)生白內(nèi)障，野生動物沒有自我保護能力且又常在野外，視力不僅易于喪失，而且喪失的結(jié)果意味著喪失生存能力；強烈的紫外線還會使農(nóng)作物和植物受到損害，使浮游生物，魚苗、蝦、蟹幼體和貝類大量死亡，造成某些生物滅絕，進而影響全球生態(tài)平衡。三是通過光化學(xué)煙霧惡化近地面大氣環(huán)境。高層大氣中臭氧層減薄使到達地面的紫外線增強，增強的紫外線使城市中汽車尾氣的氮氧化物分解，形成以臭氧為主要成分的光化學(xué)煙霧。美國環(huán)保局估計，如高空臭氧層耗減25%，城市光化學(xué)煙霧頻率將增加30%。
在接近地面的對流層中，臭氧的含量不多，尤其是在近地面，臭氧是一種對生態(tài)系統(tǒng)有害的污染物。這就是說，在高空的平流層中，臭氧是“好”的；而在近地面的對流層中，臭氧是“壞”的。
遼寧日報：最近，中國“風(fēng)云三號”衛(wèi)星傳來了最新的監(jiān)測結(jié)果，它所攜帶的臭氧總量監(jiān)測儀在北極上空監(jiān)測到了一個明顯的臭氧低值區(qū)，在該低值區(qū)內(nèi)臭氧總量是正常情況下平均值的一半左右。說到臭氧減少，一般提到的都是南極，今年北極的臭氧減少情況如何？
陸龍驊：自上世紀70年代末以來，全球臭氧總量是下降的，尤其是在南極地區(qū)下降最明顯。
近幾十年來，北極地區(qū)的臭氧也是減少的，但迄今為止，還未出現(xiàn)過像南極那樣的“臭氧洞”。
今年3月份，北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值。往年春季，北極地區(qū)經(jīng)常是臭氧總量為400—500DU的高值區(qū)，而今年由于平流層極地渦旋溫度偏低，在北極出現(xiàn)了虧損40%的異常低值中心，北極地區(qū)的地基大氣臭氧觀測站，美國、歐洲和我國的氣象衛(wèi)星都觀測到了這一現(xiàn)象。 3月15日—19日北極大氣臭氧虧損范圍最大，北極80°N以北地區(qū)的大氣臭氧總量都在300DU以下；3月20日后臭氧低值區(qū)向格陵蘭和東西伯利亞伸展；從3月初以來，北極臭氧低值區(qū)中的大氣臭氧總量大多在 250DU以上，只有3月7日、3月20日、3月21日、3月25日，短暫出現(xiàn)過225—250DU的區(qū)域。
今春北極的臭氧低值區(qū)還不能稱為“北極臭氧洞”
遼寧日報：我看到一些報道認為北極此次觀測到的臭氧低值區(qū)就是臭氧洞，我們一般以什么標準來判斷大氣中是否出現(xiàn)臭氧空洞？
陸龍驊：雖然此前國內(nèi)外都有媒體報道“北極首現(xiàn)臭氧洞”，但我認為媒體的這種報道并不確切，因為并不是所有的臭氧低值區(qū)都能稱為臭氧洞。以南極春季出現(xiàn)的臭氧洞為例，“南極臭氧洞”至少有三個特點：數(shù)值低(220DU以下)、范圍大(低值區(qū)的面積以百萬平方公里來度量)、持續(xù)時間長(能持續(xù)2-4個月)。
雖然今年3月份北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值，北極地區(qū)的大氣臭氧只有當(dāng)?shù)囟嗄昶骄档?0%，但從3月6日到3月30日，北極臭氧低值區(qū)的大氣臭氧總量大多在250DU以上，并未低于220DU，尚不符合“臭氧洞”數(shù)值低的特點，更沒有出現(xiàn)大范圍和持續(xù)時間長的低于220DU的低值區(qū)。目前北極平流層的溫度已經(jīng)升高，極渦減弱，北極地區(qū)大氣臭氧的減少過程已終止。
因此，從嚴格的科學(xué)意義上來講，不能說“北極首個臭氧洞已經(jīng)形成”，迄今為止，在北極還并未出現(xiàn)過臭氧洞。
遼寧日報：北半球污染更為嚴重，為什么北極沒有形成臭氧空洞，而南極就出現(xiàn)了？
陸龍驊：春季南極臭氧洞的出現(xiàn)，有一個充分條件，還有一個必要條件，二者缺一不可。
大氣中存在人類活動排放的氟利昂和溴化烴等消耗臭氧層的物質(zhì)，是春季南極臭氧洞形成的充分條件；春季南極平流層極地渦旋中的低溫(低于-78℃)，是南極春季臭氧洞形成的必要條件。只有在平流層低溫(溫度低于-78℃)條件下形成的冰晶云或液態(tài)硫酸氣溶膠表面吸附了大氣污染物質(zhì)，才能在太陽光照耀下，通過光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧，在南極春季形成臭氧洞。
北極更加接近人類活動的地區(qū)，北極大氣中污染物的濃度也比較高，但是它不滿足形成臭氧洞的必要條件。南極地區(qū)是一塊由海洋包圍的冰雪大陸，而北極卻是一片由大陸包圍的冰雪海洋。海陸分布的差異，對氣候和大氣環(huán)流產(chǎn)生了很大影響。例如，全球最低氣溫出現(xiàn)在南極地區(qū)，南極的最低氣溫至少比北極低20℃；在平流層極地渦旋中，南極的溫度也低于北極。雖然北極冬季平流層極地渦旋中的溫度也能低于-78℃，但在極夜過后的春季，北極平流層極地渦旋中的溫度大多在-78℃以上，在春季北極平流層中，很難滿足形成冰晶云的低溫條件。這就是說，北極春季沒有臭氧洞，與北極春季平流層溫度高于南極春季、平流層冰晶云等很少出現(xiàn)有關(guān)。
氟利昂等對臭氧層的破壞影響可維持幾十年至百年
遼寧日報：早些年，科學(xué)家告訴我們，人類活動排放的氟利昂和溴化烴等消耗臭氧層的物質(zhì)，造成大氣中臭氧的減少。
陸龍驊：現(xiàn)在，越來越多的證據(jù)表明，人類活動是臭氧層減少的直接原因。大氣中存有人類活動，諸如制造電冰箱和空調(diào)器等排放的氟利昂、溴化烴等含氯和溴的消耗臭氧層物質(zhì)，這是春季南極臭氧洞形成的充分條件。
遼寧日報：經(jīng)過這么多年的治理，為什么北極還會出現(xiàn)這樣的情況？
陸龍驊：此次北極驚現(xiàn)臭氧低值區(qū)，雖未達到“洞”的標準，但還是有些讓人揪心：北極臭氧耗損嚴重是不爭的事實。但這并不意味著我們?nèi)祟惖呐κ招跷?。前面我們已?jīng)提到，臭氧洞的出現(xiàn)，有一個充分條件，還有一個必要條件，二者缺一不可。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，大氣中污染物質(zhì)的濃度，包括氟利昂的濃度，在南極地區(qū)也好，在北極地區(qū)也好，增長的速度在減慢，目前基本上處于平穩(wěn)狀態(tài)，并慢慢開始下降。但我們必須還要考慮到一點：環(huán)境破壞后，恢復(fù)起來總是很難。氟利昂等消耗臭氧物質(zhì)排放到大氣中后，在大氣中壽命都很長。即使目前人們不再向大氣排放這類污染物，其對臭氧的破壞影響仍可以維持幾十年至100年。在目前大氣環(huán)境被破壞的情況下，無論是南極還是北極，大量消耗臭氧的充分條件總是滿足的，關(guān)鍵在于能否出現(xiàn)形成平流層冰晶云的低溫條件。南極春季，能滿足出現(xiàn)臭氧洞的必要條件，因此春季南極臭氧洞仍將出現(xiàn)；在北極很難滿足出現(xiàn)臭氧洞的必要條件，只是當(dāng)春季平流層溫度異常偏低時，仍有可能在春季出現(xiàn)臭氧低值區(qū)。南北極大氣臭氧虧損的程度將隨大氣環(huán)流，特別是極地渦旋的狀況而發(fā)生變化。
遼寧日報：人類多數(shù)居住在北半球，北極臭氧的減少對于人類的影響應(yīng)該超過南極吧？
陸龍驊：南極地區(qū)除考察隊員外，沒有常住居民；人類多數(shù)居住在北半球，人們對北極臭氧減少的擔(dān)憂也是理所當(dāng)然的。對此關(guān)注是應(yīng)該的，而恐懼則沒有必要。即使是今年3月份，北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值、北極地區(qū)的大氣臭氧只有當(dāng)?shù)囟嗄昶骄档?0%。但在低值區(qū)內(nèi)，并沒有出現(xiàn)低于220DU的區(qū)域，低值區(qū)的大部分地區(qū)，臭氧總量大多在300DU左右，也就是說，與大氣臭氧的全球平均值相當(dāng)。 2011年3月北京地區(qū)上空的大氣臭氧總量大致為375DU，我國大部分地區(qū)也大多在350DU以上，到達地面的紫外輻射也是正常的，不必驚慌。文章來自互聯(lián)網(wǎng)！
北極真的出現(xiàn)臭氧空洞了嗎？北極地區(qū)出現(xiàn)臭氧低值區(qū)的原因有哪些？會不會給我們北半球的居民帶來不良影響？我們請多年從事極地氣象研究、曾5次赴南北極科學(xué)考察的中國氣象科學(xué)研究院陸龍驊研究員為我們解讀。
臭氧層是地球生命的保護傘
遼寧日報：全球臭氧減少,與全球變暖一樣,是人們廣泛關(guān)注的熱點問題。為什么人們那么關(guān)心臭氧的變化呢？
陸龍驊：要了解這個問題，就應(yīng)該先從臭氧說起。和氧氣不同，臭氧是由3個氧原子組成的一種痕量氣體，主要分布在平流層。在標準情況下，如果把大氣中的臭氧收集起來，全球平均累積厚度僅為3毫米左右，即只相當(dāng)于兩個5分硬幣的厚度。臭氧總量通常用多布森單位(DU)來度量，1個多布森單位指的是，標準狀況下臭氧累積厚度為0.01毫米，3毫米就是300DU。臭氧能大量吸收來自太陽的紫外輻射,臭氧層是地球生命的保護傘。
遼寧日報：這區(qū)區(qū)的3毫米就能夠保護我們?nèi)祟惲藛幔?span id="jf55pt5" class="Apple-converted-space">
陸龍驊：可別小看這3毫米，極端地講，若沒有臭氧層，我們賴以生存的地球就會在對生物有致命殺傷的太陽紫外線面前毫無遮攔，其結(jié)果將是地球生靈的滅絕。
遼寧日報：大氣中臭氧的減少會給我們帶來什么樣的災(zāi)難？
陸龍驊：臭氧主要分布在平流層中，全球臭氧層減薄的危害，大體有以下三個方面：一是對人類健康的影響，臭氧每減少1%，皮膚癌發(fā)病率將增加2%-4%，白內(nèi)障患者將增加0.3%-0.6%。二是破壞地球生態(tài)平衡，臭氧層的減薄也會使動物產(chǎn)生白內(nèi)障，野生動物沒有自我保護能力且又常在野外，視力不僅易于喪失，而且喪失的結(jié)果意味著喪失生存能力；強烈的紫外線還會使農(nóng)作物和植物受到損害，使浮游生物，魚苗、蝦、蟹幼體和貝類大量死亡，造成某些生物滅絕，進而影響全球生態(tài)平衡。三是通過光化學(xué)煙霧惡化近地面大氣環(huán)境。高層大氣中臭氧層減薄使到達地面的紫外線增強，增強的紫外線使城市中汽車尾氣的氮氧化物分解，形成以臭氧為主要成分的光化學(xué)煙霧。美國環(huán)保局估計，如高空臭氧層耗減25%，城市光化學(xué)煙霧頻率將增加30%。
在接近地面的對流層中，臭氧的含量不多，尤其是在近地面，臭氧是一種對生態(tài)系統(tǒng)有害的污染物。這就是說，在高空的平流層中，臭氧是“好”的；而在近地面的對流層中，臭氧是“壞”的。
遼寧日報：最近，中國“風(fēng)云三號”衛(wèi)星傳來了最新的監(jiān)測結(jié)果，它所攜帶的臭氧總量監(jiān)測儀在北極上空監(jiān)測到了一個明顯的臭氧低值區(qū)，在該低值區(qū)內(nèi)臭氧總量是正常情況下平均值的一半左右。說到臭氧減少，一般提到的都是南極，今年北極的臭氧減少情況如何？
陸龍驊：自上世紀70年代末以來，全球臭氧總量是下降的，尤其是在南極地區(qū)下降最明顯。
近幾十年來，北極地區(qū)的臭氧也是減少的，但迄今為止，還未出現(xiàn)過像南極那樣的“臭氧洞”。
今年3月份，北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值。往年春季，北極地區(qū)經(jīng)常是臭氧總量為400—500DU的高值區(qū)，而今年由于平流層極地渦旋溫度偏低，在北極出現(xiàn)了虧損40%的異常低值中心，北極地區(qū)的地基大氣臭氧觀測站，美國、歐洲和我國的氣象衛(wèi)星都觀測到了這一現(xiàn)象。 3月15日—19日北極大氣臭氧虧損范圍最大，北極80°N以北地區(qū)的大氣臭氧總量都在300DU以下；3月20日后臭氧低值區(qū)向格陵蘭和東西伯利亞伸展；從3月初以來，北極臭氧低值區(qū)中的大氣臭氧總量大多在 250DU以上，只有3月7日、3月20日、3月21日、3月25日，短暫出現(xiàn)過225—250DU的區(qū)域。
今春北極的臭氧低值區(qū)還不能稱為“北極臭氧洞”
遼寧日報：我看到一些報道認為北極此次觀測到的臭氧低值區(qū)就是臭氧洞，我們一般以什么標準來判斷大氣中是否出現(xiàn)臭氧空洞？
陸龍驊：雖然此前國內(nèi)外都有媒體報道“北極首現(xiàn)臭氧洞”，但我認為媒體的這種報道并不確切，因為并不是所有的臭氧低值區(qū)都能稱為臭氧洞。以南極春季出現(xiàn)的臭氧洞為例，“南極臭氧洞”至少有三個特點：數(shù)值低(220DU以下)、范圍大(低值區(qū)的面積以百萬平方公里來度量)、持續(xù)時間長(能持續(xù)2-4個月)。
雖然今年3月份北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值，北極地區(qū)的大氣臭氧只有當(dāng)?shù)囟嗄昶骄档?0%，但從3月6日到3月30日，北極臭氧低值區(qū)的大氣臭氧總量大多在250DU以上，并未低于220DU，尚不符合“臭氧洞”數(shù)值低的特點，更沒有出現(xiàn)大范圍和持續(xù)時間長的低于220DU的低值區(qū)。目前北極平流層的溫度已經(jīng)升高，極渦減弱，北極地區(qū)大氣臭氧的減少過程已終止。
因此，從嚴格的科學(xué)意義上來講，不能說“北極首個臭氧洞已經(jīng)形成”，迄今為止，在北極還并未出現(xiàn)過臭氧洞。
遼寧日報：北半球污染更為嚴重，為什么北極沒有形成臭氧空洞，而南極就出現(xiàn)了？
陸龍驊：春季南極臭氧洞的出現(xiàn)，有一個充分條件，還有一個必要條件，二者缺一不可。
大氣中存在人類活動排放的氟利昂和溴化烴等消耗臭氧層的物質(zhì)，是春季南極臭氧洞形成的充分條件；春季南極平流層極地渦旋中的低溫(低于-78℃)，是南極春季臭氧洞形成的必要條件。只有在平流層低溫(溫度低于-78℃)條件下形成的冰晶云或液態(tài)硫酸氣溶膠表面吸附了大氣污染物質(zhì)，才能在太陽光照耀下，通過光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧，在南極春季形成臭氧洞。
北極更加接近人類活動的地區(qū)，北極大氣中污染物的濃度也比較高，但是它不滿足形成臭氧洞的必要條件。南極地區(qū)是一塊由海洋包圍的冰雪大陸，而北極卻是一片由大陸包圍的冰雪海洋。海陸分布的差異，對氣候和大氣環(huán)流產(chǎn)生了很大影響。例如，全球最低氣溫出現(xiàn)在南極地區(qū)，南極的最低氣溫至少比北極低20℃；在平流層極地渦旋中，南極的溫度也低于北極。雖然北極冬季平流層極地渦旋中的溫度也能低于-78℃，但在極夜過后的春季，北極平流層極地渦旋中的溫度大多在-78℃以上，在春季北極平流層中，很難滿足形成冰晶云的低溫條件。這就是說，北極春季沒有臭氧洞，與北極春季平流層溫度高于南極春季、平流層冰晶云等很少出現(xiàn)有關(guān)。
氟利昂等對臭氧層的破壞影響可維持幾十年至百年
遼寧日報：早些年，科學(xué)家告訴我們，人類活動排放的氟利昂和溴化烴等消耗臭氧層的物質(zhì)，造成大氣中臭氧的減少。
陸龍驊：現(xiàn)在，越來越多的證據(jù)表明，人類活動是臭氧層減少的直接原因。大氣中存有人類活動，諸如制造電冰箱和空調(diào)器等排放的氟利昂、溴化烴等含氯和溴的消耗臭氧層物質(zhì)，這是春季南極臭氧洞形成的充分條件。
遼寧日報：經(jīng)過這么多年的治理，為什么北極還會出現(xiàn)這樣的情況？
陸龍驊：此次北極驚現(xiàn)臭氧低值區(qū)，雖未達到“洞”的標準，但還是有些讓人揪心：北極臭氧耗損嚴重是不爭的事實。但這并不意味著我們?nèi)祟惖呐κ招跷?。前面我們已?jīng)提到，臭氧洞的出現(xiàn)，有一個充分條件，還有一個必要條件，二者缺一不可。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，大氣中污染物質(zhì)的濃度，包括氟利昂的濃度，在南極地區(qū)也好，在北極地區(qū)也好，增長的速度在減慢，目前基本上處于平穩(wěn)狀態(tài)，并慢慢開始下降。但我們必須還要考慮到一點：環(huán)境破壞后，恢復(fù)起來總是很難。氟利昂等消耗臭氧物質(zhì)排放到大氣中后，在大氣中壽命都很長。即使目前人們不再向大氣排放這類污染物，其對臭氧的破壞影響仍可以維持幾十年至100年。在目前大氣環(huán)境被破壞的情況下，無論是南極還是北極，大量消耗臭氧的充分條件總是滿足的，關(guān)鍵在于能否出現(xiàn)形成平流層冰晶云的低溫條件。南極春季，能滿足出現(xiàn)臭氧洞的必要條件，因此春季南極臭氧洞仍將出現(xiàn)；在北極很難滿足出現(xiàn)臭氧洞的必要條件，只是當(dāng)春季平流層溫度異常偏低時，仍有可能在春季出現(xiàn)臭氧低值區(qū)。南北極大氣臭氧虧損的程度將隨大氣環(huán)流，特別是極地渦旋的狀況而發(fā)生變化。
遼寧日報：人類多數(shù)居住在北半球，北極臭氧的減少對于人類的影響應(yīng)該超過南極吧？
陸龍驊：南極地區(qū)除考察隊員外，沒有常住居民；人類多數(shù)居住在北半球，人們對北極臭氧減少的擔(dān)憂也是理所當(dāng)然的。對此關(guān)注是應(yīng)該的，而恐懼則沒有必要。即使是今年3月份，北極大氣臭氧總量接近有觀測資料以來的最低值、北極地區(qū)的大氣臭氧只有當(dāng)?shù)囟嗄昶骄档?0%。但在低值區(qū)內(nèi)，并沒有出現(xiàn)低于220DU的區(qū)域，低值區(qū)的大部分地區(qū)，臭氧總量大多在300DU左右，也就是說，與大氣臭氧的全球平均值相當(dāng)。 2011年3月北京地區(qū)上空的大氣臭氧總量大致為375DU，我國大部分地區(qū)也大多在350DU以上，到達地面的紫外輻射也是正常的，不必驚慌。文章來自互聯(lián)網(wǎng)！
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