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注:本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問(wèn)題”公眾號(hào)。
是的,由于臭氧能夠吸收太陽(yáng)紫外輻射,隨著上空臭氧總量的減少地表的紫外輻射在增加。地表儀器觀測(cè)和基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的估算證明了由于臭氧損耗導(dǎo)致大范圍地理區(qū)域的紫外輻射已經(jīng)增加。
平流層臭氧損耗導(dǎo)致地表太陽(yáng)紫外輻射增加。這種增加主要是太陽(yáng)輻射的紫外-B(UV-B)。UV-B的波長(zhǎng)為280-315納米,處于人眼不可見(jiàn)范圍。達(dá)到地表的UV-B輻射的長(zhǎng)期變化已經(jīng)能夠直接測(cè)量,也能夠通過(guò)臭氧總量變化進(jìn)行估算。
UV-B對(duì)人體、其他生命體和材料有害(見(jiàn)Q3)。大多數(shù)源于陽(yáng)光的人體影響是UV-B暴露引起的。主要的影響是皮膚紅斑,這會(huì)導(dǎo)致曬斑。過(guò)度暴露會(huì)導(dǎo)致皮膚癌。許多國(guó)家都會(huì)以“UV指數(shù)紅”的形式向公眾定期播報(bào)紅斑輻射。地表UV-B輻射的長(zhǎng)期變化是研究的重點(diǎn),因?yàn)樗哂袧撛谖:π圆⑴c臭氧損耗有關(guān)。
地表UV-B輻射 特定位置的地表UV-B輻射量很大程度依賴(lài)于在該位置的臭氧。對(duì)流層和平流層的臭氧分子吸收UV-B輻射,因此到達(dá)地表的輻射量會(huì)顯著減少(見(jiàn)Q3)。如果一些情況導(dǎo)致對(duì)流層或者平流層某些區(qū)域的臭氧分子減少,臭氧總量減少,到達(dá)地表的UV-B輻射量成比例增加。臭氧總量與地表UV-B輻射之間的關(guān)系應(yīng)經(jīng)通過(guò)許多直接觀測(cè)站得到證明。
UV變化的其他因素 到達(dá)特定位置的地表UV-B輻射量還依賴(lài)于除總臭氧量外的其他一些因素。主要的其他因素為太陽(yáng)位置,其有日變化和季節(jié)周期變化。其他因素包括當(dāng)?shù)卦屏俊⒑0?、冰或雪覆蓋量及該位置大氣中大氣顆粒物(氣溶膠)的總量。云量和氣溶膠變化與大氣污染和人類(lèi)活動(dòng)的溫室氣體排放有關(guān)。觀測(cè)表明一種或幾種該因素的變化都是導(dǎo)致某區(qū)域的UV-B輻射量的增加或減少。評(píng)估這些因素變化影響是非常復(fù)雜的。例如,云覆蓋增加會(huì)導(dǎo)致云層下UV輻射減少,同時(shí)會(huì)導(dǎo)致云層上高山某處的UV輻射增加。
地表UV輻射長(zhǎng)期變化 自1990年開(kāi)始,UV-B輻射的長(zhǎng)期變化已經(jīng)通過(guò)一些地面觀測(cè)站的特定監(jiān)測(cè)設(shè)備的觀測(cè)進(jìn)行了估算。例如,由于南極臭氧損耗,在1996-2006年的春季南極觀測(cè)到的UV-B均值比1963-1980年高55-85%。而且,通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)臭氧變化估算了過(guò)去30年來(lái)地表UV-B輻射變化。基于衛(wèi)星觀測(cè),UV-B輻射變化可以分別歸因于臭氧和云量。結(jié)果表明除熱帶地區(qū)的很大緯度范圍的紅斑輻射在1979-2008年期間平均增加了3%(見(jiàn)圖Q17-1下圖)。在南北半球,增長(zhǎng)的比例都發(fā)生在基地高緯度區(qū),而且觀測(cè)到的總臭氧量的年下降量是的(見(jiàn)圖Q13-1)。在這期間,因臭氧損耗導(dǎo)致的UV增加得到云量部分補(bǔ)償,主要是南半球的基地高緯度區(qū)(見(jiàn)Q17-1上圖)。如果沒(méi)有云量變化,這些緯度去的紅斑輻射增加量將達(dá)9%。紅斑UV最小變化發(fā)生在熱帶地區(qū),該區(qū)域的臭氧總量長(zhǎng)期變化最?。≦13)。實(shí)際上這些發(fā)現(xiàn)在2008-2014年并沒(méi)發(fā)生變化。
UV指數(shù)變化 UV指數(shù)是一種用來(lái)衡量特定地表位置和特定時(shí)間內(nèi)紅斑輻射量的方法。該指數(shù)是國(guó)際上用來(lái)增加UV對(duì)人類(lèi)健康有害的公眾意識(shí),并指導(dǎo)個(gè)人保護(hù)措施。日UV指數(shù)的值是隨著地理位置和季節(jié)變化的,如圖Q17-2所示的三個(gè)站點(diǎn)。UV指數(shù)隨著緯度降低而增加,并且正午太陽(yáng)當(dāng)空的夏季UV指數(shù)。例如,處于北緯32度的圣地哥亞和加利福利亞的UV指數(shù)普遍高于處于北緯71度的巴羅和阿拉斯加州。在所有緯度區(qū),高山區(qū)和雪蓋或者冰蓋區(qū)域的UV指數(shù)都會(huì)增加。高緯度區(qū)冬季持續(xù)黑夜期間的UV指數(shù)為0。
南極洲的UV指數(shù)顯著增加歸因于臭氧損耗,如圖Q17-2所示。在南極洲出現(xiàn)臭氧洞之前,處于南緯64度的南極洲帕爾默的春季標(biāo)準(zhǔn)UV指數(shù)是通過(guò)1978-1980年期間衛(wèi)星觀測(cè)進(jìn)行估算的。在1990-006年期間,南極洲晚冬和早春嚴(yán)重持久的臭氧損耗使平均UV指數(shù)嚴(yán)重地高出標(biāo)準(zhǔn)值并持續(xù)幾個(gè)月。如今,南極洲帕爾默觀測(cè)到的春季UV指數(shù)通常等于或者超出圣地哥亞和加利福利亞觀測(cè)到的春季和夏季UV指數(shù),這兩地的低緯度低很多(北緯32度)。
UV變化和人類(lèi)健康在過(guò)去的幾十年里,平流層的臭氧損耗和生活方式的改變?cè)龃罅嗽S多人的UV-B輻射暴露。增加的暴露對(duì)人類(lèi)健康造成不利影響,主要是與眼睛和皮膚有關(guān)的疾病。UV輻射是的某些類(lèi)型的白內(nèi)障的危險(xiǎn)因素。對(duì)于皮膚方面,最通常的威脅是皮膚癌。在過(guò)去的幾十年里,所有膚色的幾種皮膚腫瘤的發(fā)病率顯著提高。人類(lèi)皮膚癌往往發(fā)生在暴露于紅斑輻射很久之后?;谀壳啊睹商乩麪栕h定書(shū)》規(guī)定,因臭氧損耗而增加的皮膚癌病例預(yù)測(cè)在21世紀(jì)早中期是的,這是一個(gè)重要的衛(wèi)生問(wèn)題。由于預(yù)測(cè)臭氧層恢復(fù)到1980年水平需要到21世紀(jì)中葉,接下來(lái)幾十年里大量的、無(wú)保護(hù)的UV-B暴露將持續(xù)對(duì)人類(lèi)健康造成不利影響。UV-B暴露的一個(gè)重要的人類(lèi)健康益處是增加是產(chǎn)生,這對(duì)骨代謝和免疫系統(tǒng)具有重要作用。人類(lèi)暴露于太陽(yáng)UV-B輻射需要保持平衡,既要維持足夠的同時(shí)也要最小化現(xiàn)在和未來(lái)的皮膚、眼睛疾病的長(zhǎng)期風(fēng)險(xiǎn)。
圖Q 15?1地表紅斑輻射的長(zhǎng)期變化
自1979年依賴(lài),各地的地表太陽(yáng)UV輻射已經(jīng)增加。能夠?qū)е聲癜叩募t斑輻射是地表UV輻射的組成部分,它對(duì)人體及其他生命體有害。地表紅斑輻射會(huì)對(duì)臭氧總量、云量及氣溶膠變化產(chǎn)生響應(yīng)。利用衛(wèi)星觀測(cè)估算了因臭氧總量、云量及氣溶膠變化產(chǎn)生的紅斑輻射長(zhǎng)期變化。這些估算表明各地的地表紅斑輻射在1979-2008年已經(jīng)增加,特別是在南北半球的中緯度地區(qū)(下圖)。如果沒(méi)有來(lái)自云量、氣溶膠變化的補(bǔ)償,南半球的增加將會(huì)更大(上圖)。最小的估算變化發(fā)生在熱帶地區(qū),這是因?yàn)橛^測(cè)到的臭氧總量變化在該時(shí)期是最小的(見(jiàn)圖Q13-1)。實(shí)線周?chē)年幱懊娣e代表估算的變化不確定度。
圖Q 15?2 UV指數(shù)的長(zhǎng)期變化
UV指數(shù)是一種用來(lái)衡量特定地表位置和特定時(shí)間內(nèi)紅斑輻射量的方法。人類(lèi)曬斑是由紅斑輻射導(dǎo)致的。UV指數(shù)隨著當(dāng)?shù)氐某粞蹩偭俊⒅形缣?yáng)位置而變化。中午太陽(yáng)位置取決于緯度和季節(jié)。UV指數(shù)的值出現(xiàn)在熱帶地區(qū),該區(qū)域全年正午太陽(yáng),并且臭氧總量低。UV指數(shù)的平均值出現(xiàn)在高緯度地區(qū)。圖中給出了幾個(gè)位置的日UV指數(shù)值。低緯度的圣地哥亞的UV指數(shù)全年高于高緯度的巴羅。在冬季持續(xù)黑夜的UV指數(shù)為零。南極洲帕爾默觀測(cè)證明了南極臭氧損耗的影響。圖中給出了帕爾默的1978-1980年的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,該時(shí)期為出現(xiàn)臭氧空洞之前(見(jiàn)紅色虛線)。1990-2006年期間,南極臭氧損耗增加了帕爾默冬夏季UV指數(shù)(見(jiàn)橙色陰影區(qū)域)。如今帕爾默春季值通常等于或大于處于很低緯度的圣地哥亞春夏季UV指數(shù)值。