【博科园-科学科普】臭氧层是使地球成为生命适宜居住的一个重要组成部分。平流层的这一区域负责吸收大部分太阳的紫外线辐射，从而确保陆地生物不受辐射。自20世纪70年代以来，科学家们开始意识到南北极周围这一层的持续下降，以及季节性的主要下降。后一种现象被称为“臭氧空洞”，几十年来一直是人们关注的焦点。
从太空看地球的大气层。图片版权：NASA
补救这种情况的努力集中于减少工业化学品的使用，例如氯氟烃(氯氟烃)。这些努力在1987年签署《蒙特利尔协议》时达到了高潮，该协议要求彻底淘汰臭氧消耗物质(ODSs)。根据美国国家航空航天局(NASA)的一组科学家最近的研究，臭氧空洞正显示出明显的恢复迹象。
这项名为“南极臭氧损耗下降，并由气相微波测肢仪观测到的平流层氯含量下降”的研究，最近发表在《地球物理研究快报》的科学期刊上。这项研究由苏珊·E·斯特拉罕领导，她与美国航天局戈达德的大气化学和动力学实验室的两位研究科学家安妮·r·道格拉斯共同撰写。
美国奥拉卫星。图片版权：NASA
这些氯原子对臭氧层造成紊乱,在那里他们催化形成氧气(O²)。这一活动始于南半球冬季的7月左右，当时太阳光线导致大气中氯氟烃(cfc)衍生的氯和溴原子的催化作用增加。到了9月(即南半球的春天)，活动达到顶峰，导致了科学家们在1985年首次发现的“臭氧空洞”。在过去统计分析研究表明，臭氧层的耗竭已经增加。然而这项研究首次对臭氧空洞内的化学成分进行了测量，结果表明臭氧消耗正在减少。此外它还表明下降是由于CFC使用的减少造成的。
正如苏珊·斯特拉曼最近在美国国家航空航天局(NASA)的一份新闻稿中解释的：我们很清楚地看到，氯氟烃的氯气正在臭氧空洞中减少，臭氧损耗的减少正因为它而发生。为了确定大气中的臭氧和其他化学物质是如何逐年变化的，科学家们一直依赖于Aura卫星的微波边缘探测器(MLS)的数据。不同于其他依靠阳光来获取大气气体光谱的仪器，该仪器测量这些气体各自的微波辐射。因此它可以在一年中的关键时刻测量南极洲上空的微量气体——那时南半球正在经历冬季，而平流层的天气很平静，温度也很低，而且很稳定。
从2005年到2016年，南半球冬季(7月初至9月中旬)的臭氧水平的变化每天都在使用MLS测量。虽然这些测量表明臭氧损失减少，但斯特拉汉和道格拉斯想要减少使用氯氟烃的数量，这是有责任的。通过在MLS数据中寻找盐酸的迹象来实现这一目标，而氯将通过与甲烷反应而形成(但只有当所有可用的臭氧消耗殆尽)。由像斯特拉恩解释道：在这期间，南极的温度总是很低，所以臭氧破坏的速率主要取决于氯的含量。这是当我们想测量臭氧损失…约2017年10月中旬，所有的氯化合物是方便地转换成一个气体，因此通过测量盐酸总氯的我们有一个很好的测量。
美国宇航局的Aura卫星上的臭氧监测仪器(OMI)的图像显示2010年到2011年期间臭氧的波动。图片版权：NASA/Rob Simmon
另一个迹象是一氧化二氮的形式，这是另一种长期存在的气体，在大部分同温层中就像CFCs一样——但它并没有像氯氟烃那样下降。如果同温层的CFCs减少，就意味着与一氧化二氮相比，氯的含量会减少。通过比较每年盐酸和一氧化二氮的MLS测量，确定氯的含量每年下降大约0.8%。
Strahan指出：从2005年到2016年，这一数字下降了20%，这与他们的预期一致。这与我们模型预测的氯含量下降非常接近。MLS数据显示，9月中旬臭氧消耗减少的原因是氯氟烃的氯含量下降。但我们还没有看到臭氧空洞的明显减少，因为这主要是由9月中旬以后的温度控制的，每年都有很大的变化。
随着CFCs逐渐脱离大气，预计这一复苏过程将继续下去，尽管科学家预计完全恢复将需要几十年的时间。这是一个非常好的消息，因为臭氧空洞是在大约30年前才发现的，而臭氧水平在十年后开始稳定下来。正如Douglass所解释的那样，直到本世纪下半叶，全面恢复才有可能实现。
CFCs的寿命从50年到100年不等，所以它们在大气中逗留很长时间。就臭氧层空洞而言，我们看到的是2060年或2080年。即便如此，仍有可能存在一个小漏洞。《蒙特利尔协议》经常被吹捧为有效的国际气候行动的范例，而且有充分的理由。《京都议定书》是在对臭氧耗竭的科学共识达成后的13年里达成的，而就在两年前，臭氧空洞的发现令人震惊。在随后的几年中，签署国仍然致力于实现他们的目标，并实现了目标的削减。
在未来，人们希望在气候变化问题上也能采取类似的行动，而气候变化在许多年里一直受到拖延和抵制。但就像臭氧空洞的例子所表明的那样，国际行动可以在为时已晚之前解决一个问题。
注：蒙特利尔协议当初由88个国家首脑联合签订发起的“补天工程”
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参考：NASA
