北极上空惊现巨大的臭氧层空洞:面积是格陵兰岛的3倍

原文作者:Alexandra Witze

在低温和强烈极地涡旋的作用下,化学物质正在破坏北极上空具有保护性的臭氧层。

北极上空出现了一个巨大的臭氧层空洞——可能是北极有史以来最大的臭氧洞——大小与更加为人熟知的每年都会形成的南极臭氧层空洞相当。

目前处于历史低位的臭氧水平延伸到了北极中部的大部分地区,面积相当于格陵兰岛的三倍(见“北极空洞”)。该臭氧层空洞不会危及人类健康,而且可能会在未来几周消散。尽管如此,这个非同寻常的大气现象必将载入史册。

北极上空惊现巨大的臭氧层空洞:面积是格陵兰岛的3倍


来源:NASA Ozone Watch

“在我看来,这可以说是第一次在北极出现了真正的臭氧层空洞。”德国航天航空中心的大气科学家Martin Dameris说。

臭氧洞的形成

臭氧一般在平流层形成一层保护层,距地面约10-50千米,能够阻挡太阳紫外辐射,保护地球上的生命。但是每年冬天,寒冷的气温使南极高空形成云层,一些化学物质,包括来自制冷剂和其他工业来源的氯和溴,在这些云层表面引起反应,侵蚀了臭氧层。

南极臭氧层空洞每年都会形成,因为南极冬天气温常会发生骤降,使高空形成云层。这些条件在北极较为罕见,北极的气温更为多变,通常不易引起臭氧消耗,德国于利希研究中心的大气科学家Jens-Uwe Grooß说。

但是今年,强大的西风在北极周围将冷空气困在一个“极地涡旋”内。德国阿尔弗雷德·魏格纳极地与海洋研究所的大气科学家Markus Rex说,去年冬季北极上空的冷空气比1979年以来的任何一个冬季都要多。在寒冷的气温下,高空云层形成,触发了臭氧消耗反应。

研究人员测量臭氧水平的方式是在北极的观测站(包括冻在北极海冰以开展一年科考的“极星号”破冰船)释放气象气球。至3月末,这些气球的测量结果显示,在距离地面18千米的高空——臭氧层的中心位置,臭氧含量减少了90%。Rex表示,通常气象气球的正常测量结果约为3.5 ppm,而这次的测量结果仅为0.3 ppm左右。“那超过了过去所见过的任何臭氧消耗水平。”他说。

北极在1997年和2011年1都出现过臭氧消耗,但是今年的情况似乎会超越以往。“目前的臭氧消耗至少与2011年相当,有迹象表明,最终可能会超过2011年。” 美国西北研究协会的大气科学家Gloria Manney说。Manney使用NASA的一种卫星仪器测量大气中的氯,她说大气中仍存在不少氯,可能会在未来消耗臭氧。

是否危险?

NASA戈达德太空飞行中心的大气科学家Paul Newman表示,如果1987年世界各国没有通过《蒙特利尔议定书》——这项国际公约规定逐步淘汰使用会消耗臭氧的化学品,那么今年的情况会更加严重。南极的臭氧层空洞正在逐渐恢复——去年是有记录以来最小的一次,但是仍需要几十年的时间才能让那些化学物质彻底从大气层中消失。

Rex说,北极臭氧层空洞不会造成健康威胁,因为在高纬度地区,太阳才刚开始升起。在接下来的几周,北极臭氧层空洞有小概率会转移至人口更密集的低纬度地区;如果是这样,人们可能就需要使用防晒霜来避免晒伤。“那不会是个棘手的问题。”他说。

接下来的几周很关键。随着北半球太阳高度逐渐升高,臭氧洞区域的大气温度已经开始上升,欧洲中期天气预报中心的大气科学家Antje Inness说。接下来的几周,随着极地涡旋的解体,臭氧可能很快便开始恢复。

“目前,我们正密切关注最新发展,”马里兰大学的大气科学家Ross Salawitch说,“事情并没有完全结束。”



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