地球' s臭氧层仍可能陷入困境

这是2017年9月的南极洲的臭氧洞。南极冬季臭氧耗竭少20%,而不是2005年。 Kathryn Mersmann / Nasa的戈达德太空飞行中心/ Youtube

我们有好消息和坏消息。首先,善:还有更多的证据表明臭氧层在南极洲的洞正在恢复,并且人类的努力取得了差异。

由于NASA的喷射推进实验室建造的卫星仪器,科学家能够准确测量氯分子水平,在从人制成的氯氟烃(CFCs)中断后消耗臭氧层。结果是臭氧耗尽的20%,与2005年相比,第一年NASA使用光环卫星进行了测量臭氧孔的测量。

"我们非常清楚地看到,来自氟氯化碳的氯在臭氧孔中,由于它而少量臭氧耗尽,"来自美国宇航局的戈达德太空飞行中心的大气科学家苏珊斯特拉罕 在一份声明中说。由Strahan和同事安妮·杜格拉斯进行的研究 发表在地球物理研究中.

9月,联合国宣布臭氧是 在我们的一生中训练。和10月,美国宇航局宣布臭氧洞已经缩小了 自发现以来的最小尺寸 1982年,9月底和10月初的少于390万平方英里(1000万平方公里)。虽然这是一个好消息,但美国国家航空航天局注意到这主要是由于波纹的平流层温度,并且是"不是一个迹象,即大气臭氧突然在快速追踪到恢复。"

现在,对于坏消息:尽管南极洲上方臭氧孔的持续恢复,但最近的一项研究表明,臭氧层在较低的纬度下令人惊讶的薄弱,太阳辐射更强大,数十亿人类。

稀疏臭氧层

地球's atmosphere
臭氧层位于地球内's stratosphere. Kaiskynet Studio / Shutterstock

A 在大气化学和物理学期刊出版的研究 提高对更广泛臭氧层的健康的担忧,特别是在较低的纬度下。虽然在南极臭氧孔中发生的最大损失,但似乎正在恢复,但新的研究表明该层在非极地区域的较低平流层中稀疏。

这是臭氧层削弱的特别糟糕的地方,因为下纬度从太阳接收更强的辐射 - 并且是数十亿人的家园。目前尚不清楚,为什么这正在发生,研究人员报告和模特到目前为止,尚未复制这种趋势。

然而,他们确实有一些怀疑,并指出气候变化正在改变大气循环的模式,这导致更多臭氧从热带地带传递。另一种可能性是称为非常短寿命的物质(VSLS)的化学物质 - 含有氯和溴 - 可能会破坏较低平流层中的臭氧。 VSLS包括用作溶剂,涂料和脱脂剂的化学物质,甚至一种用作臭氧友好的CFC替代品。

"低纬度臭氧的发现令人惊讶,因为我们目前的最佳大气循环模型无法预测这种效果,"Lead作者威廉球,Eth Zü达沃斯的丰富和物理气象观测所在 陈述. "非常短寿命的物质可能是这些模型中缺失的因素。"

研究人员注意,VSLS被认为太短暂寿命太短,以达到平流层,并影响臭氧层,但可能需要更多的研究。

淘汰氟氯化碳

CFCs - 由氯,氟和碳组成 用于创建各种产品,包括气溶胶喷雾,包装材料和制冷剂。但是一旦将这些分子暴露于阳光的UV射线,氯会破灭并破坏臭氧分子,这是创造臭氧孔的臭氧分子。

我们使用氟氯化碳多年来,但在发现臭氧层的洞之后,我们采取了行动。 1987年,国家签署了 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔方案是一项调节臭氧耗尽化合物,氟氯化合物的国际条约。后来对蒙特利尔议定书的修正案完全逐步使用氟氯化碳。

尽管全球禁止氟氯化碳的制造,但2018年全国海洋和大气管理局(NOAA)的调查确定了CFC-11 水平正在增加 在北半球 - 特别是在东亚。直到 纽约时报 环境调查机构进行了自己的调查,即源头揭示。中国的非法冰箱工厂正在使用CFC-11来制造泡沫保温。

"您可以选择:选择更便宜的泡沫代理,对环境不太好,或者昂贵的泡沫代理,或者为环境而言更好,"兴福冰箱厂的所有者张文波告诉了时代。"他们从未告诉过我们,直到去年损坏了大气层。没有人来检查我们正在使用的东西,所以我们认为没关系。"

尽管解决了这一发现,但蒙特利尔议定书的科学评估小组认为,臭氧层将接近本世纪中叶完全恢复。

恢复臭氧孔

光环卫星,美国宇航局
在2004年推出,Aura卫星研究地球'S臭氧层,空气质量和气候。 美国宇航局

Strahan和Douglass使用了微波跛行的声音(MLS),即在光环卫星上收集其测量,可以在没有阳光下借助阳光来测量痕量大气气体的传感器,这是在有限的阳光下进行臭氧层的有用特征。在南极冬季结束时,南极变化的臭氧水平在7月初至9月中旬开始。

"在此期间,南极温度总是很低,因此臭氧破坏的速度主要取决于那里的氯是多少," Strahan said. "这是我们想要测量臭氧丢失的时候。"

氯可以棘手,因为它在许多分子中发现。然而,在氯完成破坏可用的臭氧后,它开始与甲烷反应,形成盐酸;通过该反应形成的气体可以通过MLS测量。此外,这种长寿命的气体表现得像氟氯化碳在大气中表现得那样,因此如果CFC总体上涨,则可含有少量氯酸的氯酸 - 证据表明,缩合氟氯化碳的序列是成功的。

"在10月中旬,所有氯化合物都方便地转化为一种气体,因此通过测量盐酸,我们对总氯的良好测量,"Strahan说。在2005年至2016年期间收集的盐酸数据,斯特拉罕和道格拉斯确定的总氯水平平均下降约0.8%,或者在数据集的过程中臭氧消耗的约20%。

"这非常接近我们的模型预测,我们应该看到这一数量的氯衰退," Strahan said. "这使得我们的信心通过MLS数据显示的9月中旬的臭氧消耗减少是由于来自CFC的氯水平下降。"

据Douglass说,仍然需要数十年来减少臭氧洞,因为CFC在大气中徘徊长达100年:"就臭氧洞已经消失,我们正在寻找2060或2080年。即使那么可能还有一个小洞。"

全球问题,全球响应

至于下纬度地区的臭氧消耗,球和他的同事们注意到几十年前在南极洲上面发生的事情并不是那么极端,但由于越来越靠近赤道的条件,效果仍然可能更严重。

"较低纬度的危害潜力实际上可能比杆子更糟糕,"联合作者Joans Joanna Haigh,Grantham气候变化研究所和伦敦帝国学院环境董事。"在蒙特利尔议定书颁布之前,臭氧的降低小于我们在杆子处看到的,但紫外线辐射在这些地区更加激烈,更多的人在那里住。"

该研究的作者写道,蒙特利尔议定书正在为南极洲的臭氧洞工作,尽管如果在其他地方的趋势越来越薄,但它的效果可能会开始质疑。他们认为这些发现说明了自20世纪80年代以来,我们学会如何学习臭氧层的价值,以及需要持续研究以揭示较低纬度的究竟发生了什么。

"该研究是一团监测和理解臭氧层正在发生的事情的共同国际努力的一个例子," Ball says. "许多人和组织准备了底层数据,没有哪些分析是不可能的。"