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NASA最新研究揭示目前控制大气臭氧空洞变化的内在机制
时间:2014-01-20
   日前,美国国家航空航天局(NASA)发布的2项最新研究成果揭示了决定南极大气臭氧空洞范围的内在机制,并首次证实目前公认的所谓的“大气臭氧空洞正在恢复”的过程并未发生。自从1989年旨在限制消耗大气臭氧物质人为排放的“蒙特利尔议定书”生效以来,卫星监测显示南极大气臭氧空洞十分稳定且有停止扩展的趋势,这一“利好“结果一直被归功于由于议定书的签署使得大气臭氧消耗物质氯气含量的减少。然而,最新研究否定了上述结论:时至今日,臭氧空洞始终没有恢复的迹象,并且气温和大气对流仍然控制着其变化。

其中一项最新研究成果刚刚于20131211日在美国旧金山召开的美国地球物理学联合会年会上公布。研究人员对自20世纪80年代中期以来范围第二小的2012年南极大气臭氧空洞进行了详细研究。为探究导致其范围缩减的真正原因,研究人员利用NASA-NOAA极轨卫星Suomi NPP监测数据和卫星臭氧成像技术,首次获得了南极大气臭氧空洞内部影像,揭示了20129月至11月,在臭氧空洞中心区域范围平流层臭氧含量随海拔高度的变化。分析表明,2012年的大气臭氧空洞远比之前想象的复杂。201210月初,受大气对流的影响,较高平流层臭氧含量要高于较低平流层。

该结果证明一直被广泛采用的基于大气臭氧总量的经典计算方法存在局限性。基于该经典算法的结果显示自“蒙特利尔议定书”签订以来,大气臭氧空洞是在持续恢复的。但事实并非如此,消耗大气臭氧的物质始终存在,导致臭氧含量上升和其范围缩减的实质原因是气象因素。该成果即将发表于《大气化学与物理学杂志》(Atmospheric Chemistry and Physics)。


来源:NASA/Ozone Hole Watch

NASA资助的另一项独立研究则分析了2006年和2011年的南极臭氧空洞,它们是过去10年中范围最大、深度最深的大气臭氧空洞。尽管其范围相近,但研究揭示了其截然不同的形成机制。研究人员利用NASA探测卫星Aura对臭氧消耗物质氯气的示踪气体N2O进行分析,结果令人惊讶:2006年和2011年臭氧空洞内的氯气含量完全不同,由此说明,一直以来被公认的臭氧空洞控制机制并不成立。
    随后,研究人员结合臭氧破坏作用对上述2个时段的大气化学过程和对流作用进行模拟,结果表明:2011年,臭氧破坏作用要弱于2006年,原因是大气对流向南极所输送的臭氧量小;而在2006年,由于大气对流向南极输送了更多的臭氧,使得臭氧破坏作用加强。显然,导致2006年和2011男臭氧含量变化的真正原因在于气象条件,而非化学效应。该研究证明了基于经典算法的大气臭氧空洞测算结果并不能真正揭示臭氧空洞两大控制因素的年际变化的显著性即向南极输送臭氧的大气对流作用和导致臭氧损耗的化学过程。该研究成果将发表于《地球物理研究通讯》Geophysical Research Letters)。
    研究人员称,在2030年之前,即在低层平流层的氯气含量降至20世纪90年代早期水平以下之前,气温和大气对流仍将是控制臭氧空洞范围变化的首要因素。直至2030年以后,平流层氯气含量才将成为臭氧空洞缩减的决定性因素。
    研究人员强调,目前大气氯含量变化幅度很小,尚不能影响臭氧空洞规模的改变,这正是为什么现在断言臭氧空洞正在恢复为时尚早的根本原因所在。

原文题目:NASA Reveals New Results From Inside the Ozone Hole

资料来源:

www.nasa.gov/content/goddard/new-results-from-inside-the-ozone-hole/#.UqjVl3cudJs

资料提供:

中国科学院遥感与数字地球研究所;中国科学院国家科学图书馆兰州分馆/中国科学院资源环境科学信息中心

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