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注:本文轉(zhuǎn)載自“含氟氣體與環(huán)境問題”公眾號。
臭氧層損耗自20世紀80年代以來顯著增加,并在20世紀90年代早期達到值(約5%)。此后損耗水平在尺度下降到平均約3%。臭氧總量的平均損耗已超出年際的自然變化范圍。臭氧損耗在赤道非常少,但隨著緯度升高,損耗量會增大。極地大量的損耗歸因于每年晚冬/初春發(fā)生的臭氧破壞事件。
臭氧總量自20世紀80年代起開始降低(參見圖Q13-1)。這種減少發(fā)生在臭氧集中的平流層臭氧層(參見圖Q1-2)。在20世紀90年代初期,臭氧總量下降達到值,相比1964-1980的平均值下降了近5%。此后耗損情況有所緩解,到21世紀10年代,平均水平比1964-1980的平均值下降近3%。圖Q13-1展示的觀測情況排除了由自然季節(jié)原因和極地影響(參見Q14)導致的常規(guī)臭氧變化。損耗量大于自然變化影響的臭氧總量。
過去三十年里觀測到的臭氧的損耗歸因于平流層活性鹵素氣體的增加。臭氧總量的值出現(xiàn)在1991年皮納圖博火山爆發(fā)之后的幾年。這次火山爆發(fā)暫時性增加了平流層含硫酸顆粒物的數(shù)量。這些顆粒物顯著地提升了活性鹵素氣體在臭氧損耗方面的活性(參見Q14),進而使臭氧損耗在火山爆發(fā)后的幾年內(nèi)增加了1%-2%。
極地地區(qū) 已觀測到的臭氧總量損耗情況在范圍內(nèi)隨緯度的變化具有很大差異(參見Q13-1)。其中的損耗發(fā)生在南半球高緯度地區(qū),這是南極每年晚冬/初春南極嚴重臭氧消耗事件的結果。另一個的損耗發(fā)生在北半球的高緯度地區(qū),由北極地區(qū)冬季損耗引起。盡管極地地區(qū)的損耗程度遠大于低緯度地區(qū),在尺度上極地地區(qū)的影響仍是有限的,這是由于極地地區(qū)的面積比較小。緯度在60°以上的地區(qū)面積僅占面積的13%。
中緯度地區(qū) 臭氧損耗現(xiàn)象在赤道和極地之間的中緯度地區(qū)也已被觀測到。同1964-1980年的平均值相比,2008-2012年臭氧總量均值在北半球中緯度地區(qū)(北緯35°~60°)減少3.5%,在南半球中緯度地區(qū)(南緯35°~60°)減少6%。中緯度地區(qū)臭氧損耗有兩個成因:,極地地區(qū)臭氧受損耗的大氣會在冬/春季自極地地區(qū)擴散,進而減少極地地區(qū)之外的臭氧平均值。第二,根據(jù)已有的觀測數(shù)據(jù),化學損耗同樣發(fā)生在中緯度地區(qū)。這一因素的影響遠小于極地影響,因為活性鹵素氣體的含量較低,同時活性的鹵素氣體,如ClO,在極地平流層的季節(jié)性增加現(xiàn)象并不會在中緯度地區(qū)發(fā)生。
熱帶地區(qū) 熱帶地區(qū)(北緯20°~南緯20°)臭氧總量僅受到化學損耗的微弱影響。在熱帶平流層底部,空氣在之前的18個月里被傳輸?shù)礁蛯拥拇髿猓▽α鲗樱┲小R虼耍?/span>ODS轉(zhuǎn)化為活躍鹵素氣體的量很小。由于只有很少量的活躍鹵素氣體,這一區(qū)域的臭氧耗損總量也非常小。此外,由于熱帶地區(qū)額太陽紫外輻射,臭氧的產(chǎn)生量也很大。與之相反,極地平流層大氣會在平流層中維持約4-7年,這給了ODS轉(zhuǎn)化成活躍鹵素氣體大量的時間。目前對對流層大氣壽命差異的研究已經(jīng)非常明確,這是一種大量大氣傳輸?shù)慕Y果:空氣進入熱帶地區(qū)平流層,向兩級遷移,隨后下降并最終返回高緯度地區(qū)對流層。
圖Q 13?1臭氧總量變化
衛(wèi)星觀測表明臭氧損耗始于20世紀80年代。圖表上方以臭氧空洞出現(xiàn)之前的1964-1980年年均臭氧量為基準比較了年均臭氧量變化。觀測數(shù)據(jù)中剔除了季節(jié)性和太陽影響。平均來看,1980至1990年臭氧量每年都在下降。由于皮納圖博火山爆發(fā)產(chǎn)生的火山氣溶膠的影響,臭氧損耗情況在1991年之后的幾年里變得更糟(參見Q14)。2008-2012年臭氧平均濃度水平比1964-1980年下降約2.5%。圖表下方展示了2008-2012年不同緯度臭氧損耗的變化情況。的總量降低發(fā)生在兩級高緯度地區(qū),這是由于極地冬/春季大規(guī)模的損耗事件的發(fā)生。由于南極臭氧空洞,南半球的損耗情況要比北半球嚴重。熱帶地區(qū)的長期變化程度較小,因為熱帶平流層底的活躍鹵素氣體量小于中高緯度地區(qū),同時臭氧的產(chǎn)生量較大。