2020年1月20日，《自然·气候变化》（Nature Climate Change）在线发表了题为《20世纪北极变暖的主要因素是消耗臭氧层的物质而引发》（Substantial twentieth-century Arctic warming caused by ozone-depleting substances）的文章。该文章指出，北极地区迅速变暖，这是全球气候变化的显著证据，而全球气候变化的主要原因是因为人类无限制的温室气体排放而造成。在20世纪后期，科学家发现人类排放的另一种温室气体：消耗臭氧层物质（ODS）也在大气中持续增加。这种化合物直接破坏南极上空的臭氧层。而过去人们误认为温室气体是破坏臭氧层的元凶。但是科学界一直对北极地区的变暖一直没有进行量化研究。哥伦比亚大学的科学家专门针对北极地区设计了气候模型集成系统，分析了北极地区1955—2005年期间大气中ODS浓度演变的情况。按照模型假设，科学家做了量化的对比分析，当ODS浓度增加0.5个幅度，北极表面变暖和海冰融化的量已经达到1个幅度。这说明ODS的浓度对气候变暖的影响很大。而ODS浓度的增加却与臭氧浓度的减少成正相关性。这就说明ODS在北极地区也是破坏臭氧层的元凶。这一结论说明《蒙特利尔议定书》制定的科学性和前瞻性。
臭氧消耗物质（ODS），是一种长期存在难以消解的有机卤素化合物（例如，氯氟烃），是20世纪二三十年代被开发出来用作制冷剂、溶剂和推进剂的一种物质，并在50年代后期开始大量排放到大气中。现在已经证实，这些人为物质是造成平流层臭氧耗竭的主要原因。南极洲上空臭氧空洞的发现导致了1987年《蒙特利尔议定书》的签署，从而逐步停止了该物质的排放。大多数臭氧消耗物质的浓度在20世纪末达到顶峰，此后一直在下降。然而，在这中间的半个世纪里，臭氧消耗物质对气候系统产生了深远的影响。
到目前为止，大多数研究都集中在通过改变平流层臭氧引起的臭氧消耗对气候的影响。但是由于臭氧的辐射力很小，臭氧损耗并没有导致可监测到的地表温度的变化。然而，伴随臭氧空洞而来的极地平流层低温非常大，这就造成对流层环流的变化，并带来许多相关的气候影响，这个影响在南半球从南极延伸到热带地区。
相比之下，很少有研究关注臭氧损耗之外的臭氧空洞对气候的影响。虽然ODS的含量远低于二氧化碳，但从分子到分子的角度来看，ODS的能量要大得多。例如，氯氟烃CFC-11和CFC-12的辐射效率分别比二氧化碳高1.9万倍和2.3万倍，导致20年全球变暖的可能性分别比二氧化碳大0.7万倍和1.1万倍，其他大多数臭氧消耗物质的辐射效率也差不多。因此，与ODS相关的辐射是相当大的。1955—2005年期间，在这期间ODS浓度迅速增长。在此期间，ODS产生的辐射强迫估计为0.31 Wm-2，相当于CO2产生的辐射强迫的近三分之一，使得ODS在20世纪后半叶总体上成为第二重要的温室气体，ODS产生的大量辐射强迫对气候的影响仍处于研究空白，尤其是在北极地区。北极表面温度的上升速度是全球平均速度的两倍多，同时海冰的覆盖范围和厚度也在急剧减少。
转载本文请注明来源及作者： 中国科学院兰州文献情报中心《资源环境科学动态监测快报》2020年第05期，李恒吉 编译。
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