Q13 臭氧层损耗程度有多大?

注:本文转载自“含氟气体与环境问题”公众号。
臭氧层损耗自20世纪80年代以来显著增加,并在20世纪90年代早期达到值(约5%)。此后损耗水平在尺度下降到平均约3%。臭氧总量的平均损耗已超出年际的自然变化范围。臭氧损耗在赤道非常少,但随着纬度升高,损耗量会增大。极地大量的损耗归因于每年晚冬/初春发生的臭氧破坏事件。
臭氧总量自20世纪80年代起开始降低(参见图q13-1)。这种减少发生在臭氧集中的平流层臭氧层(参见图q1-2)。在20世纪90年代初期,臭氧总量下降达到值,相比1964-1980的平均值下降了近5%。此后耗损情况有所缓解,到21世纪10年代,平均水平比1964-1980的平均值下降近3%。图q13-1展示的观测情况排除了由自然季节原因和极地影响(参见q14)导致的常规臭氧变化。损耗量大于自然变化影响的臭氧总量。
过去三十年里观测到的臭氧的损耗归因于平流层活性卤素气体的增加。臭氧总量的值出现在1991年皮纳图博火山爆发之后的几年。这次火山爆发暂时性增加了平流层含硫酸颗粒物的数量。这些颗粒物显著地提升了活性卤素气体在臭氧损耗方面的活性(参见q14),进而使臭氧损耗在火山爆发后的几年内增加了1%-2%。
极地地区 已观测到的臭氧总量损耗情况在范围内随纬度的变化具有很大差异(参见q13-1)。其中的损耗发生在南半球高纬度地区,这是南极每年晚冬/初春南极严重臭氧消耗事件的结果。另一个的损耗发生在北半球的高纬度地区,由北极地区冬季损耗引起。尽管极地地区的损耗程度远大于低纬度地区,在尺度上极地地区的影响仍是有限的,这是由于极地地区的面积比较小。纬度在60°以上的地区面积仅占面积的13%。
中纬度地区 臭氧损耗现象在赤道和极地之间的中纬度地区也已被观测到。同1964-1980年的平均值相比,2008-2012年臭氧总量均值在北半球中纬度地区(北纬35°~60°)减少3.5%,在南半球中纬度地区(南纬35°~60°)减少6%。中纬度地区臭氧损耗有两个成因:,极地地区臭氧受损耗的大气会在冬/春季自极地地区扩散,进而减少极地地区之外的臭氧平均值。第二,根据已有的观测数据,化学损耗同样发生在中纬度地区。这一因素的影响远小于极地影响,因为活性卤素气体的含量较低,同时活性的卤素气体,如clo,在极地平流层的季节性增加现象并不会在中纬度地区发生。
热带地区 热带地区(北纬20°~南纬20°)臭氧总量仅受到化学损耗的微弱影响。在热带平流层底部,空气在之前的18个月里被传输到更低层的大气(对流层)中。因此,ods转化为活跃卤素气体的量很小。由于只有很少量的活跃卤素气体,这一区域的臭氧耗损总量也非常小。此外,由于热带地区额太阳紫外辐射,臭氧的产生量也很大。与之相反,极地平流层大气会在平流层中维持约4-7年,这给了ods转化成活跃卤素气体大量的时间。目前对对流层大气寿命差异的研究已经非常明确,这是一种大量大气传输的结果:空气进入热带地区平流层,向两级迁移,随后下降并最终返回高纬度地区对流层。
图q 13‑1臭氧总量变化
卫星观测表明臭氧损耗始于20世纪80年代。图表上方以臭氧空洞出现之前的1964-1980年年均臭氧量为基准比较了年均臭氧量变化。观测数据中剔除了季节性和太阳影响。平均来看,1980至1990年臭氧量每年都在下降。由于皮纳图博火山爆发产生的火山气溶胶的影响,臭氧损耗情况在1991年之后的几年里变得更糟(参见q14)。2008-2012年臭氧平均浓度水平比1964-1980年下降约2.5%。图表下方展示了2008-2012年不同纬度臭氧损耗的变化情况。的总量降低发生在两级高纬度地区,这是由于极地冬/春季大规模的损耗事件的发生。由于南极臭氧空洞,南半球的损耗情况要比北半球严重。热带地区的长期变化程度较小,因为热带平流层底的活跃卤素气体量小于中高纬度地区,同时臭氧的产生量较大。

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