南極出現超級臭氧層空洞面積相當於北美
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南極出現超級臭氧層空洞面積相當於北美,臭氧空洞是由於大氣層中的臭氧被消耗造成的,主要原因是氯化物、溴化物和臭氧發生反應。以下分享南極出現超級臭氧層空洞面積相當於北美。
據國外媒體報道,儘管南極洲上空的臭氧空洞正在逐漸減小,但是目前的大小與北美洲相當。美國國家海洋和大氣管理局與宇航局共同對南極洲上空的臭氧空洞進行了持續的觀察,臭氧空洞在9月11日達到了年度峯值。
美國宇航局稱,臭氧空洞在20世紀90年代末到21世紀初達到峯值
南極上空的臭氧空洞在南半球8月到9月的春季期間形成並擴大。今年臭氧空洞最大時有2410萬平方公里,幾乎與2013年的峯值相當。它還遠未達到曾經創下的單日最高紀錄,衛星在2000年觀測到的面積達到了2990萬平方公里。這一狀況在1998年到2006年間最糟糕,現在臭氧空洞似乎正在逐漸恢復。
臭氧層的損耗受到國際社會的關注,因爲它能夠遮蔽地球上的生命免受紫外線輻射的傷害。1987年制定的蒙特利爾協議就是爲了通過減少損耗臭氧產品的生產保護臭氧層。但科學家們正試圖確定,臭氧層空洞的減少是否是氯減少或者溫度上升的結果。
美國宇航局戈爾德太空飛行中心的大氣科學家PaulNewman稱:“同比之下,每年的氣候差異對於南極洲臭氧層有着明顯的影響,因爲更溫暖的平流層溫度能夠減少臭氧消耗。但是我們仍然不確定,長期的南極平流層溫度上升是否會減少臭氧損耗。”
爲什麼南極臭氧空洞最嚴重?
臭氧空洞是由於大氣層中的臭氧被消耗造成的,主要原因是氯化物、溴化物和臭氧發生反應。近年來,南極洲的臭氧層相較於1975年被削弱了33%。南極洲上空之所以有着全球最大的臭氧空洞,與南極洲的氣候條件關係緊密。
南極的冬季極端寒冷,溫度在-50℃以下,幾個月不見天日,在這樣的條件下形成的極地雲層中含有三種顆粒:硝酸的三水合物、極速冷卻的冰水混合物和緩慢冷卻的冰水混合物,這些顆粒是臭氧反應的溫牀。雲層中還儲藏了氯原子相對穩定的化合物,如氯化氫和氮氯化合物等。
冬季由於沒有陽光,儘管聚集了大量化合物,也無法反應。到了春天,陽光乍現,化學反應開始,氯化氫或氮氯化合物這些化合物被分解爲相對活躍的氯離子以及一氧化氯,這二者是消耗臭氧的罪魁禍首。而南極的極地渦旋將南極的氣流與其他地區隔絕開來,來自其他地區富含臭氧的氣流無法進入南極,因此消耗的臭氧難以得到補充。
自從發現在南極上空存在臭氧空洞以後,爲了查實和弄清臭氧層耗減及臭氧空洞形成的原因,美國宇航局(NASA)牽頭組織了數十個科學家於1986年和1987年的9~11月,兩次赴南極進行臭氧探險活動,尋求揭示臭氧空洞形成的機理。在第二次探險中獲得了有效的探測結果,由此推理出臭氧空洞形成的機理。
人類所排放的CFCs主要在北半球,其中歐洲、俄羅斯、日本和北美洲約佔總排放量的90%。這種不溶於水和不活潑的CFCs,前1~2年內在整個大氣層下部並與大氣混合。這種含有CFCs的大氣從底部向上升騰,一直到達赤道附近的平流層。然後分別流向兩極,這樣經過整個平流層的空氣幾乎都含有相同濃度的CFCs。 然而由於地球表面的巨大差異,兩極地區的氣象狀況是完全不同的。南極是一個非常廣闊的陸地板塊(南極洲),周圍又完全被海洋所包圍,這種自然條件下產生了非常低的平流層溫度。在南極黑暗酷冷的冬季(6~9月),下沉的空氣在南極洲的山地受阻,停止環流而就地旋轉,吸入周圍的冷空氣,形成“極地風暴旋渦”。
這股“旋渦”上升到20km高空的臭氧層,由於這裏溫度非常低,形成了滯留的“冰雲”。
“冰雲”中的冰晶微粒把空氣中帶來的CFCs和哈龍吸收在其表面,並不斷積聚其中。當南極的春季來臨(9月下旬),陽光照向“冰雲”時,冰晶溶化,釋放出吸附的CFCs和哈龍。它們受到紫外線UV-C照射,分解出CI?和Br?並與臭氧反應生成CIO?和BrO?消耗臭氧。
由於冰晶的吸附作用,積累的CFCs和哈龍在一段時間內集中分解出CI?和Br?再加上形成冰晶會發生各種各樣的化學變化,促成了每年9~11月臭氧快速耗減,在特定高度臭氧幾乎完全消失,導致臭氧空洞形成。 隨着夏季的到來,南極臭氧層得到逐漸恢復,然而臭氧減少的空氣可以傳輸到南半球的中緯度,造成全球規模的臭氧減少。 南極地區氣溫最低,平流層也最低,臭氧層破壞最爲嚴重,已經出現了臭氧空洞;
北極地區臭氧層破壞較輕,另外在地球的第三極——青藏高原也出現了臭氧層變薄.南極臭氧洞首先是一種自然現象,太陽風是臭氧空洞的元兇,溫暖海水蒸發、電解等也可產生氯離子;天然產生的溴也是破壞臭氧層的重要原因。人類活動導致臭氧洞進一步擴大。例如,氯氣、氯化物、溴化物的製造使用,人類活動導致的全球變暖使海洋蒸發量加大、熱帶風暴加劇、海平面上升和地震火山活動增多等等。
什麼臭氧層空洞只出現在南極,或者說爲什麼南極的臭氧量下降得特別多呢?
原來,在冬季半年裏,南極上空有一個深厚的渦旋,氣流沿着南極高原作順時針旋轉,把南極大陸封閉起來。從赤道來的富含臭氧的氣流進不了南極上空。而在旋渦中上升的空氣,因爲上升過程中氣溫下降的速度要比實際大氣中溫度隨高度分佈的速度快得多。加上南極高原本來就海拔高氣溫低,因而形成極低的低溫環境。臭氧層所在的20公里高度上氣溫常常在-80℃以下(比北極要低得多)。南極大氣渦旋中的空氣上升過程中還會生成大量的冰晶雲,雲中的冰晶不斷吸收氯氟烴氣體,濃度越來越高。
一旦南極春季(9月)來臨,極夜結束,陽光照射下冰晶雲升溫,氯氟烴氣體迅速釋放。而氯氟烴分子在紫外線照射下開始釋放氯原子……上面講過的臭氧層受到破壞的過程立即開始,臭氧層因大量損耗臭氧而出現臭氧洞。一旦春末南極旋渦殘缺或破壞消失,大量富含臭氧的赤道南下的新鮮空氣進入南極上空,臭氧洞於是便又匆匆消失。
南極臭氧洞只出現在春季的原因
A、目前,主要解釋是從光學角度進行的。
這種觀點認爲,使臭氧層破壞的罪魁禍首主要是氟氯烴(CFCs)。在人類聚居的`北半球,由於大量生產和使用CFCs,並使之進入大氣層中,大氣環流攜帶着北半球散發的CFCs,隨赤道附近的熱空氣上升,分流向兩極。
在南極黑暗酷冷的冬季(6-9月),下沉的空氣在南極洲受到山地的阻擋,停止環流,就地旋轉,形成“極地風暴旋渦”。這股旋渦不斷上升,上升到20千米高空的臭氧層內以後,把南極與中低緯地帶空氣對流隔絕開來,使南極變得極冷,並開始出現滯留在空中的冷氣團“冰雲”。“冰雲”中的冰晶微粒把氣流中的CFCs吸收在其表面,並不斷積聚其中。當南極的春季來臨時,陽光照向“冰雲”,冰晶融化,釋放出吸附的CFCs。由於CFCs是一種含氯的有機化合物,當它受到短波紫外線的照射,分解出一種自由基,這種自由基與臭氧發生反應生成另一種自由基,反應過程中消耗掉一部分臭氧。一個氯原子可破壞10萬個臭氧分子。因此,南極的臭氧洞出現在春季。
B、另一種解釋是從動力角度進行的。
這種觀點認爲,在南極極夜期間,因中低緯向南極的熱量輸送效率很低,控制南極上空的極地“旋渦”內部,形成了異常低溫環境,光照少,氧分子合成臭氧的光化學作用就會減弱。當極夜結束,春季來臨(9月始),太陽重新越出地平線時,由於集中於平流層中下層的臭氧對太陽輻射的吸收,這一範圍的大氣被加熱,於是該層出現了上升運動。這一上升運動引起的抽吸作用,將對流層臭氧含量低的氣體帶入了平流層,替代了原來平流層臭氧含量高的氣體。這種“抽吸作用”直到11月份才逐漸減弱,此時南極上空臭氧濃度逐漸上升。可見,由於南極春季的這種“抽吸作用”,導致了南極春季臭氧空洞的形成。
C、北極沒有形成臭氧空洞。
19,89年初,來自好幾個國家的200多名科學家聚集在北極進行探測。他們發現,在北極的春天,臭氧濃度的降低與臭氧層中的CFCs的濃度的升高有明顯的對應關係。只是北極沒有極地大陸和高山,僅有一片汪洋冰帽,不能形成大範圍的強烈“極地風暴旋渦”,所以不易生成像南極那樣的“臭氧空洞”。
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