南极臭氧层显示出愈合的迹象

根据2015年10月22日获得的数据对南极臭氧空洞进行了模拟。

新的研究详细介绍了南极臭氧层的“治愈的第一手印记”。

科学家发现，自2000年臭氧消耗量达到最高峰以来，9月份的臭氧空洞缩小了400万平方公里，约占美国毗连面积的一半。该团队还首次表明，由于每年火山喷发的影响，这种恢复有时会有所放缓。但是，总的来说，臭氧洞似乎正在恢复。

作者利用臭氧随季节和高度变化的“指纹”，将臭氧的恢复归因于源自氯氟烃（CFC）的大气氯的持续下降。这些化学化合物曾经通过干洗过程，旧冰箱和喷雾剂等喷雾剂释放出来。1987年，实际上世界上每个国家都签署了《蒙特利尔议定书》，以共同努力禁止使用氟氯化碳和修复臭氧层。

麻省理工学院大气化学与气候科学教授艾伦·斯瓦洛·理查兹（Ellen Swallow Richards）的主要作者苏珊·所罗门（Susan Solomon）说：“我们现在可以确信，我们所做的一切已使地球处于治愈的道路上。”“这对我们有好处，不是吗？我们不是让人类感到惊讶吗，我们所做的事情创造了一种情况，我们集体决定，作为一个世界，“让我们摆脱这些分子吧”？我们摆脱了它们，现在我们看到了地球的反应。

所罗门的合著者包括地球，大气与行星科学系的研究科学家黛安·艾维（Diane Ivy），以及科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心和英国利兹大学的研究人员。

春天之前的迹象

臭氧空洞最初是使用1950年代以来的地面数据发现的。大约在1980年代中期，来自英国南极调查的科学家注意到，十月份的臭氧总量正在下降。从那时起，全世界的科学家通常使用十月对南极臭氧的测量来追踪臭氧的消耗。

臭氧不仅对氯敏感，而且对温度和阳光敏感。氯会吞噬臭氧，但前提是存在光并且大气层足够冷以产生极性平流层云，并在其上发生氯化学反应-所罗门在1986年首次描述了这种关系。测量表明，由于南极洲从其黑暗的冬季中冒出来，每年8月下旬开始消耗臭氧层，该洞在10月初完全形成。

所罗门和她的同事相信，通过在今年初查看9月份的臭氧水平（当时冬季仍然很冷，并且臭氧洞正在打开），他们将对氯的影响有更清晰的了解。研究小组表明，随着氯气的减少，9月份开孔的速度已经放慢了。

所罗门说：“我认为包括我在内的人们都太关注10月了，因为那时候臭氧空洞就很大了。”“但是，十月还受到其他变化因素的影响，例如气象学的细微变化。9月是一个更好的时机，因为氯化学能牢牢控制一年中那个时候的孔形成速度。在过去，这一点还没有真正得到强调。”

治愈趋势

研究人员追踪了2000年至2015年9月一个月的南极臭氧空洞。他们分析了从气象气球和卫星获取的臭氧测量值，以及从火山喷发的二氧化硫的卫星测量值，这也可以增加臭氧消耗。而且，他们跟踪了诸如温度和风等气象变化，这些变化可以使臭氧空洞来回移动。

然后，他们将他们每年9月份的臭氧测量值与模型模拟进行了比较，该模型模拟根据科学家们估计每年在大气中存在的氯含量来预测臭氧水平。研究人员发现，与2000年的峰值相比，臭氧洞的数量有所减少，到2015年缩小了400万平方公里。他们进一步发现，这种下降与模型的预测相符，并且收缩率的一半以上完全是由于大气中氯的减少所致。

Ivy说：“在不同的月份考虑这一点很有趣，而在9月看这是一种新颖的方式。”“它表明我们实际上可以看到一个对氯含量敏感的化学指纹，最终成为复苏的迹象。”

团队确实观察到了趋势中的一个重要异常值：2015年，尽管大气中的氯持续下降，但臭氧空洞仍达到了创纪录的水平。作为回应，科学家质疑是否可以确定任何治愈方法。然而，通过这些数据，所罗门和她的同事意识到2015年臭氧消耗量的激增主要是由于智利火山卡尔布科（Calbuco）的喷发所致。火山不会向平流层注入大量的氯，但会增加小颗粒，这会增加与人造氯发生反应的平流层极地云的数量。

马里兰大学化学与生物化学教授Ross Salawitch说：“为什么我如此喜欢这篇论文，大自然在2015年让我们感到意外。”“人们认为我们在2015年10月创下了臭氧洞深度的记录。所罗门的论文解释说，这是由于特定的火山喷发。因此，如果没有这份白皮书，如果我们只拥有数据，那么我们将抓紧脑筋-2015年发生了什么？”

由于氯含量不断从大气中散失，所罗门认为没有理由，除非将来爆发火山喷发，否则臭氧空洞不会缩小并最终在本世纪中叶永久关闭。

所罗门说：“对我个人而言，令人兴奋的是，这带来了我整个30年的工作量。”他对氯和臭氧的研究推动了《蒙特利尔议定书》的实施。“科学有助于显示前进的方向，外交官，国家和行业都非常有能力绘制出这些分子的出路，而现在我们实际上已经看到了地球开始变得更好。这是一件了不起的事情。”

这项研究得到了美国国家科学基金会和美国能源部的部分支持。

出版物：Susan Solomon等人，“南极臭氧层愈合的出现”，《科学》，2016年6月30日； DOI：10.1126 / science.aae0061