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05-北极果真出现臭氧空洞？
陆龙骅
2015年07月08日北极果真出现臭氧空洞(辽宁日报，2011-04-29）
今年春季，北极地区出现臭氧低值区，臭氧损耗创下历史新高，一时间“首个臭氧空洞已经形成”、“北极上空疑现臭氧洞，面积大如美国大陆”、“皮肤癌风险或将提升”等报道铺天盖地，众说纷纭 北极真的出现臭氧空洞了吗？北极地区出现臭氧低值区的原因有哪些？会不会给我们北半球的居民带来不良影响 我们请多年从事极地气象研究、曾5次赴南北极科学考察的中国气象科学研究院陆龙骅研究员为我们解读。
臭氧层是地球生命的保护伞？ ？？？？辽宁日报：全球臭氧减少,与全球变暖一样,是人们广泛关注的热点问题。为什么人们那么关心臭氧的变化呢 陆龙骅：要了解这个问题，就应该先从臭氧说起。和氧气不同，臭氧是由3个氧原子组成的一种痕量气体，主要分布在平流层。在标准情况下，如果把大气中的臭氧收集起来，全球平均累积厚度仅为3毫米左右，即只相当于两个5分硬币的厚度。臭氧总量通常用多布森单位（du）来度量，1个多布森单位指的是，标准状况下臭氧累积厚度为0.01毫米，3毫米就是300du。臭氧能大量吸收来自太阳的紫外辐射,臭氧层是地球生命的保护伞。
辽宁日报：这区区的3毫米就能够保护我们人类了吗？
陆龙骅：可别小看这3毫米，极端地讲，若没有臭氧层，我们赖以生存的地球就会在对生物有致命杀伤的太阳紫外线面前毫无遮拦，其结果将是地球生灵的灭绝。
辽宁日报：大气中臭氧的减少会给我们带来什么样的灾难？
陆龙骅：臭氧主要分布在平流层中，全球臭氧层减薄的危害，大体有以下三个方面：一是对人类健康的影响，臭氧每减少1%，皮肤癌发病率将增加2%-4%，白内障患者将增加0.3%-0.6%。二是破坏地球生态平衡，臭氧层的减薄也会使动物产生白内障，野生动物没有自我保护能力且又常在野外，视力不仅易于丧失，而且丧失的结果意味着丧失生存能力；强烈的紫外线还会使农作物和植物受到损害，使浮游生物，鱼苗、虾、蟹幼体和贝类大量死亡，造成某些生物灭绝，进而影响全球生态平衡。三是通过光化学烟雾恶化近地面大气环境。高层大气中臭氧层减薄使到达地面的紫外线增强，增强的紫外线使城市中汽车尾气的氮氧化物分解，形成以臭氧为主要成分的光化学烟雾。美国环保局估计，如高空臭氧层耗减25%，城市光化学烟雾频率将增加30%。在接近地面的对流层中，臭氧的含量不多，尤其是在近地面，臭氧是一种对生态系统有害的污染物。这就是说，在高空的平流层中，臭氧是“好”的；而在近地面的对流层中，臭氧是“坏”的。
辽宁日报：最近，中国“风云三号”卫星传来了最新的监测结果，它所携带的臭氧总量监测仪在北极上空监测到了一个明显的臭氧低值区，在该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右。说到臭氧减少，一般提到的都是南极，今年北极的臭氧减少情况如何？陆龙骅：自上世纪70年代末以来，全球臭氧总量是下降的，尤其是在南极地区下降最明显。
近几十年来，北极地区的臭氧也是减少的，但迄今为止，还未出现过像南极那样的“臭氧洞”。
今年3月份，北极大气臭氧总量接近有观测资料以来的最低值。往年春季，北极地区经常是臭氧总量为400—500du的高值区，而今年由于平流层极地涡旋温度偏低，在北极出现了亏损40%的异常低值中心，北极地区的地基大气臭氧观测站，美国、欧洲和我国的气象卫星都观测到了这一现象。3月15日—19日北极大气臭氧亏损范围最大，北极80 n以北地区的大气臭氧总量都在300du以下；3月20日后臭氧低值区向格陵兰和东西伯利亚伸展；从3月初以来，北极臭氧低值区中的大气臭氧总量大多在？250du以上，只有3月7日、3月20日、3月21日、3月25日，短暂出现过225—250du的区域。
今春北极的臭氧低值区还不能称为“北极臭氧洞”
辽宁日报：我看到一些报道认为北极此次观测到的臭氧低值区就是臭氧洞，我们一般以什么标准来判断大气中是否出现臭氧空洞
陆龙骅：虽然此前国内外都有媒体报道“北极首现臭氧洞”，但我认为媒体的这种报道并不确切，因为并不是所有的臭氧低值区都能称为臭氧洞。以南极春季出现的臭氧洞为例，“南极臭氧洞”至少有三个特点：数值低（220du以下）、范围大（低值区的面积以百万平方公里来度量）、持续时间长（能持续2-4个月）。虽然今年3月份北极大气臭氧总量接近有观测资料以来的最低值，北极地区的大气臭氧只有当地多年平均值的40%，但从3月6日到3月30日，北极臭氧低值区的大气臭氧总量大多在250du以上，并未低于220du，尚不符合“臭氧洞”数值低的特点，更没有出现大范围和持续时间长的低于220du的低值区。目前北极平流层的温度已经升高，极涡减弱，北极地区大气臭氧的减少过程已终止。因此，从严格的科学意义上来讲，不能说“北极首个臭氧洞已经形成”，迄今为止，在北极还并未出现过臭氧洞。
辽宁日报：北半球污染更为严重，为什么北极没有形成臭氧空洞，而南极就出现了
陆龙骅：春季南极臭氧洞的出现，有一个充分条件，还有一个必要条件，二者缺一不可。
大气中存在人类活动排放的氟利昂和溴化烃等消耗臭氧层的物质，是春季南极臭氧洞形成的充分条件；春季南极平流层极地涡旋中的低温（低于-78 ），是南极春季臭氧洞形成的必要条件。只有在平流层低温（温度低于-78 ）条件下形成的冰晶云或液态硫酸气溶胶表面吸附了大气污染物质，才能在太阳光照耀下，通过光化学反应大量消耗臭氧，在南极春季形成臭氧洞。北极更加接近人类活动的地区，北极大气中污染物的浓度也比较高，但是它不满足形成臭氧洞的必要条件。南极地区是一块由海洋包围的冰雪大陆，而北极却是一片由大陆包围的冰雪海洋。海陆分布的差异，对气候和大气环流产生了很大影响。例如，全球最低气温出现在南极地区，南极的最低气温至少比北极低20 ；在平流层极地涡旋中，南极的温度也低于北极。虽然北极冬季平流层极地涡旋中的温度也能低于-78 ，但在极夜过后的春季，北极平流层极地涡旋中的温度大多在-78 以上，在春季北极平流层中，很难满足形成冰晶云的低温条件。这就是说，北极春季没有臭氧洞，与北极春季平流层温度高于南极春季、平流层冰晶云等很少出现有关。
氟利昂等对臭氧层的破坏影响可维持几十年至百年？
辽宁日报：早些年，科学家告诉我们，人类活动排放的氟利昂和溴化烃等消耗臭氧层的物质，造成大气中臭氧的减少。
陆龙骅：现在，越来越多的证据表明，人类活动是臭氧层减少的直接原因。大气中存有人类活动，诸如制造电冰箱和空调器等排放的氟利昂、溴化烃等含氯和溴的消耗臭氧层物质，这是春季南极臭氧洞形成的充分条件。
辽宁日报：经过这么多年的治理，为什么北极还会出现这样的情况
陆龙骅：此次北极惊现臭氧低值区，虽未达到“洞”的标准，但还是有些让人揪心：北极臭氧耗损严重是不争的事实。但这并不意味着我们人类的努力收效甚微。前面我们已经提到，臭氧洞的出现，有一个充分条件，还有一个必要条件，二者缺一不可。根据研究发现，大气中污染物质的浓度，包括氟利昂的浓度，在南极地区也好，在北极地区也好，增长的速度在减慢，目前基本上处于平稳状态，并慢慢开始下降。但我们必须还要考虑到一点：环境破坏后，恢复起来总是很难。氟利昂等消耗臭氧物质排放到大气中后，在大气中寿命都很长。即使目前人们不再向大气排放这类污染物，其对臭氧的破坏影响仍可以维持几十年至100年。在目前大气环境被破坏的情况下，无论是南极还是北极，大量消耗臭氧的充分条件总是满足的，关键在于能否出现形成平流层冰晶云的低温条件。南极春季，能满足出现臭氧洞的必要条件，因此春季南极臭氧洞仍将出现；在北极很难满足出现臭氧洞的必要条件，只是当春季平流层温度异常偏低时，仍有可能在春季出现臭氧低值区。南北极大气臭氧亏损的程度将随大气环流，特别是极地涡旋的状况而发生变化。辽宁日报：人类多数居住在北半球，北极臭氧的减少对于人类的影响应该超过南极吧
陆龙骅：南极地区除考察队员外，没有常住居民；人类多数居住在北半球，人们对北极臭氧减少的担忧也是理所当然的。对此关注是应该的，而恐惧则没有必要。即使是今年3月份，北极大气臭氧总量接近有观测资料以来的最低值、北极地区的大气臭氧只有当地多年平均值的40%。但在低值区内，并没有出现低于220du的区域，低值区的大部分地区，臭氧总量大多在300du左右，也就是说，与大气臭氧的全球平均值相当。？2011年3月北京地区上空的大气臭氧总量大致为375du，我国大部分地区也大多在350du以上，到达地面的紫外辐射也是正常的，不必惊慌。专家档案
陆龙骅？中国气象科学研究院研究员，享受国家政府特殊津贴。长期从事青藏高原和南北极考察、极地气象与全球变化、数学在天气气候学中的应用等方面研究。
本报记者／张晓丽