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《蒙特利尔议定书》令臭氧层“愈合”

  科学家们通过对臭氧层空洞的卫星直接观测,首次发现大气中氯氟烃(CFCs)分解产物氯的浓度正在下降,从而使得臭氧消耗减少。

  CFCs含有消耗臭氧层元素氯和溴,在1987年《蒙特利尔议定书》向该类物质发出全球禁令之前,CFCs曾一度被广泛用于从发胶到冰箱、空调等产品中。
  根据美国国家航空航天局(NASA)近期在《地球物理研究快报》发表的一项研究文章显示,《蒙特利尔议定书》实施的结果便是氯在大气中的含量下降。与NASA的Aura卫星于2005年首次在南极冬季测量的数值相比,南极上空的臭氧消耗降低了20%。
  “我们非常清楚地看到臭氧层空洞中CFCs分解的氯的大气含量在下降,这导致臭氧消耗减少,”该文的第一作者、NASA戈达德太空飞行中心大气科学家Susan Strahan说。
  过去的一些研究文章也表明,臭氧层空洞正在逐渐变小。
  NASA的文章则首次观测出臭氧层空洞中的成分,确认不仅臭氧消耗在降低,而且这种结果来源于CFCs的减少。
  南半球冬季的9月份,太阳光线催化CFC中氯和溴分子消耗臭氧,导致南极上空臭氧层空洞出现。
  为了了解这种情况是否发生了变化,NASA的科学家们使用Aura卫星(一颗环绕地球轨道的跨国NASA科学研究卫星)上的微波临边探测器(MLS)来观测微波排放,以获得来自平流层的可靠数据。
  从2005年到2016年,NASA在每年的7月初到9月中旬通过Aura卫星微波临边探测器对臭氧的浓度变化情况进行每天的数据观测和计算。
  “在这段时间,南极的温度总是很低,所以臭氧破坏的速率主要取决于那里的氯大气含量,”Strahan说,“这就是我们想测量臭氧损耗的时候。”
  后来他们发现,臭氧层空洞的面积在缩小,但是要证明臭氧层空洞变小源于CFCs的禁止使用,还需要进一步的调查研究。
  当臭氧消耗反应发生时,氯的大气含量无法观测,但在氯破坏了几乎所有可用的臭氧后,就会与甲烷反应生成盐酸。
  “到了大约10月中旬,所有的氯化合物都很容易转变成一种气体,所以通过测量盐酸,我们能够对氯的总量有一个很好的监测,”Strahan说。
  如今,通过NASA微波临边探测器获得的臭氧测量数据已经证实,从2005年到2016年臭氧消耗下降了20%。
  “这很接近于我们的模型预测的氯浓度下降情况,”Strahan表示,“这让我们确信通过微波临边探测器的观测数据看到的9月月中臭氧消耗下降是由于来自CFCs的氯浓度的下降。但是我们还没有看到臭氧层空洞的明显变小,因为这在9月后主要是受气温控制,而每年的温度都会有很大变化。”
  不过,臭氧层空洞的彻底愈合还需要几十年的时间。“CFCs的寿命长达50—100年,因此它们在大气中将存在很长时间,”该文的联合作者、同样身为戈达德太空飞行中心大气科学家的Anne Douglass说,“就臭氧层空洞消失而言,我们预计需要到2060或者2080年。即便到那个时候,臭氧层可能仍然有一个小的空洞。”
编审:杜晓芳
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