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南極上空的臭氧層空洞通常會在9月和10月擴大，然而，美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）和美國國家航空航天局（NASA）近日發布的聯合公告稱，南極上空的臭氧層空洞創下自1982年以來的年度最小值。 人類努力起效了？ 今年9月8日臭氧層空洞達到峰值，約為1640萬平方公里，隨后在9月和10月的剩余時間內減小至1000萬平方公里以下。37年來最小，是什么原因呢？ 根據美國國家海洋與大氣管理局的分析，這主要與大氣層異常變暖有關。實際上，是大氣上層不同尋常的天氣形勢限制了臭氧層損耗。溫度較低的大氣層中的云顆粒會產生破壞臭氧分子的反應，而當溫度升高時，這些云就不會形成，從而限制臭氧層的損耗。 這是40年來第三次平流層溫度升高，從而限制了臭氧層空洞的發展，類似情形曾出現在1988年和2002年。當前還無法確定這種天氣類型發生的原因，對其發展機理尚未有清晰的認識。科學家還表示，他們并沒有證實與氣候變化有關。 今年9月，距地表約19.3公里處的溫度比平均高出16℃，達到自有觀測記錄以來的最高值。除了把臭氧空洞限制在最小程度內，這樣的氣象條件有助于減弱南極極地渦流，使渦流的平均風速從約259公里每小時降至108公里每小時。緩慢的渦旋使平流層空氣變暖并抑制云的形成，抑制臭氧的大量損耗。 大多數年份，平流層至少有某些部分完全沒有臭氧。美國國家海洋與大氣管理局地球系統研究實驗室的大氣科學家布賴恩·約翰遜表示：“今年，南極的臭氧無線電探測儀測量顯示南極上空幾乎沒有任何臭氧完全缺失的部分。” 從10月16日起，南極洲上空的臭氧層空洞面積較小但比較穩定，根據美國國家海洋與大氣管理局預測，隨著《蒙特利爾議定書》禁止生產的消耗臭氧層物質不斷減少，南極洲上空的臭氧層有望于2070年復原到1980年的大小。 臭氧是什么？ 約有90%的臭氧分布在平流層，即常說的臭氧層，10%的臭氧分布在對流層。平流層臭氧變化深刻地影響著天氣和氣候。 平流層臭氧吸收太陽放射出的大量對人類、動物及植物有害的紫外線輻射，為平流層大氣環流維持和發展提供能量，同時使近地邊界層生物體免受太陽紫外線輻射的損害，是地球生命的重要屏障。 對流層和近地面的臭氧因為其與水汽反應產生OH自由基（大氣中最重要的氧化劑之一），幾乎影響到對流層大氣化學反應的所有過程。對流層臭氧對人體呼吸和心血管系統、農作物及林木生長等都有負面影響。 人為活動正在改變大氣中的臭氧分布，其中最顯著的是南極“臭氧洞”和北極地區春季臭氧總量減少。與此同時，近地面和對流層臭氧卻呈現總體增加趨勢。 1987年旨在保護臭氧層、限制氟化物排放的《蒙特利爾協議書》簽訂，這在平流層臭氧科學上具有里程碑意義。 地球不用怕了嗎？ 南極“臭氧洞”是上世紀80年代以來地球最大的環境問題之一。科學家于上世紀中期發現南極大氣臭氧出現季節性大幅度下降。該空洞通常于每年8月中旬逐漸形成，10月中上旬達到最大面積，11月底至12月初消失。 2016年，《科學》期刊發表的一項研究指出，科學家首次掌握的明確證據顯示，南極上空的巨大臭氧層空洞開始逐漸修復。自2000年9月開始測量以來，該空洞平均每年（9月同期水平）以400萬平方公里的速度縮小，主要原因是足以破壞臭氧層的化學物質長期遞減。盡管后來有研究發現自2012年以來損耗臭氧的氟氯烴-11（CFC-11或CFCL3）排放量出現意外增長，但《蒙特利爾議定書》仍被認為是迄今為止最成功的國際環境協定。 事實上，平流層臭氧只是呈現初步恢復態勢，而且這種態勢很脆弱，需要人類繼續嚴格遵守《蒙特利爾議定書》，持續降低損耗臭氧物質排放，“臭氧洞”才可能按照科學家的預測在本世紀中期完全愈合。 臭氧層修復與全球變暖的綜合作用也可能成為新的挑戰。由于大氣溫室氣體增加，導致越來越多的熱量駐留在低層大氣（對流層）。對流層溫度的上升，抬升了對流層層頂，使得貧臭氧氣團進入平流層，進而通過復雜的大氣物理化學過程影響臭氧層的長期變化。 此外，盡管“臭氧洞”已經開始修復，但此前平流層臭氧損耗帶來的極地渦旋、南極濤動的變化，以及由此引發的降雨、氣溫和洋流等整個氣候地理系統的變化，影響仍在持續。而它們彼此之間錯綜復雜的關系和影響機理仍有待科學家進一步探索。 |
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