南极洲臭氧层
南极洲臭氧层
臭氧分子由三个氧原子组成,而不是通常的两个。它只在大气中存在微量的微量。臭氧分子是由太阳的紫外线辐射(UV)与氧分子相互作用形成的:当一个O2分子将两个自由氧原子与其他O2分子结合成O3分子时。
由于紫外线辐射在空气较薄的较高高度是密集的,因此在产生臭氧的平流层是密集的:科学家们计算到,如果臭氧层降至海平面,其厚度将达到3毫米,而在南极,臭氧可能低至1毫米。 平流层的臭氧正在被南极上空形成 " 孔 " 的各种人为气体消耗殆尽。
南极上空的臭氧空洞
由美国航天局的Goddard空间飞行中心[公域]通过维基媒体公域
臭氧洞是人类对南极洲的最大影响之一。 从1940年代到1990年代,快速工业化和生活水平的提高导致了氯氟化碳、氯氟烃、哈龙和甲基溴在南极洲的臭氧中造成了一个“洞 ” 。
科学家们将1980年代初期发现的臭氧数量与1956年的测量数据进行了比较,发现臭氧洞的大小与9月和10月两个月形成的洞的大小不同。每个冬天,南极洲平流层都出现极地涡旋形态,气温暴跌到低大气中高达85摄氏度。在这些低温的冰云形成,并成为氯和含溴化学品转化为破坏臭氧的化合物的地点。
研究了解臭氧空洞的关键云层
具体地说,极平流层云(PSCs)为涉及破坏臭氧分子的氯的化学反应提供了表层,在冬季和初春,PSCs在10-25公里的高度范围内形成约60°S的纬度,云分为I类和II类,取决于其颗粒大小和形成温度。
第一类PSC比二类云的云层薄得多,形成临界温度比冰冻高5至8摄氏度。 这些云层主要由硝酸和硫酸滴组成,而第二类云层(又称鼻云或毛云)由冰晶组成,当温度低于冰冻点(通常低于-83摄氏度)时,则由冰晶和表层组成。
尽管进行了数十年的研究,但在对方案支助费用的了解方面仍然存在差距,例如方案支助费用事件的时间和持续时间、其地理范围和纵向分布,这些都影响到臭氧消耗模型的准确性。 在春季,当阳光回到南极洲时,极地旋涡内的臭氧开始受到破坏,10月初达到最高限度,然后在12月底之前的期间下降。
保护我们免受有害辐射的臭氧层
地球大气中大多数臭氧在高度15至30公里之间:在平流层中,它吸收太阳的有害辐射:
太阳发出的大约2%的光以高能紫外线(UV)辐射的形式出现,其中某些紫外线辐射(UV-B)对生命造成伤害,包括太阳灼伤、皮肤癌和眼睛损伤。任何地点到达地球的苏拉紫外线辐射量取决于太阳在地平线上方的位置、大气中的臭氧数量以及当地的云度和污染程度。南极洲科学家们在南极洲春季的紫外线-B中形成的臭氧洞大量增加。
停止消耗臭氧的化学品全球协定
自1989年签署《蒙特利尔议定书》以来,自《蒙特利尔议定书》于1989年签署以来,在削减和消除消耗臭氧层物质的生产和使用的最后期限中,大气中销毁化学化学品的臭氧已大大减少,南极洲上空的臭氧层预计将在21个消耗臭氧层物质的后半部某个时候恢复到1980年的水平。st 然而,由于预测未来变化所使用的模型的不确定性,复苏的时机并不确定。
臭氧空洞的面积越来越小
最近的一项研究发现,在南极探险期间,你头上发现的一个臭氧洞表明,根据15年的地面和卫星观测,2014年臭氧洞面积比1995-2005年的平均数要小,与1995-2005年的平均数相比,2014年臭氧洞面积比15年的地面和卫星观测显示,臭氧洞面积有所减少,该研究发现,臭氧洞面积为20.9平方公里,是1991-2004年期间第六大最小的,数据显示,自1998年以来,臭氧洞面积每年以0.17平方公里的速度缩小。
然而,造成臭氧洞缩小的原因并不清楚。南极平流层臭氧消耗物质使用有效平流层氯(EESC)这一氯和溴的混合体估计,平均使用5.2年来计算ESC,自2000-2002年百万分之3.70的峰值(ppb)以来,ESC下降到3.49 ppb:下降0.34 ppb或9%。这意味着ESC水平已经下降20%,达到1980年2.05 ppb的水平,而研究认为1980年是 " 区前洞期 " 。
臭氧层与气候之间的联系
澳大利亚南极司一直在进行研究,研究臭氧层的恢复如何在21世纪剩余时间内对南极和南半球的地表气候产生重要反馈。st 从季节周期变化以及长期温度和风向趋势来看,是世纪的世纪。
为了更好地了解澳大利亚南极司正在通过澳大利亚社区气候地球系统模拟器(ACCESS)开发化学气候模型,ACCESS纳入了联合王国化学和气溶胶模型(UKCA),澳大利亚ACCESS项目的主要目标是就臭氧恢复反馈对南半球气候的影响提供分析和咨询,具体而言,该项目力求将UCACA化学模型充分纳入ACCESS模型,并将产出与标准情景进行比较,同时进行区域范围的历史观测。
澳大利亚关于臭氧层的研究
ACCESS方案的预期成果是为澳大利亚建立新的地球系统建模能力,并对南极和南半球气候进程的变化进行同行审查分析,供科学杂志和政府机构参考。
此外,预计该项目将促进澳大利亚和新西兰之间加强跨塔斯曼合作:新西兰的NIWA一直在研究南极洲的臭氧空洞,因为它对当地气候产生重大影响,而当地气候反过来又影响全球气候和海平面变化。
特别是NIWA对平流层臭氧和南极气候反馈过程的大气化学模型将提高全球气候变化模型的准确性。 直到那时,澳大利亚的模型侧重于天气预测和气候项目,没有纳入互动平流层化学。
此外,ACMES旨在增强澳大利亚和国际科学家之间在化学-气候建模和臭氧恢复对南半球区域影响方面的合作,此外,澳大利亚南极司一直在对PSC进行研究,自2001年以来利用戴维斯站LIDAR研究平流层云,并正在利用测量结果调查云层的气候学及其与平流层温度结构的关系。