誰的功勞？臭氧層空洞正在逐漸恢復
【博科園-科學科普】臭氧層是使地球成為生命適宜居住的一個重要組成部分。平流層的這一區域負責吸收大部分太陽的紫外線輻射，從而確保陸地生物不受輻射。自20世紀70年代以來，科學家們開始意識到南北極周圍這一層的持續下降，以及季節性的主要下降。後一種現象被稱為「臭氧空洞」，幾十年來一直是人們關注的焦點。
從太空看地球的大氣層。圖片版權：NASA
補救這種情況的努力集中於減少工業化學品的使用，例如氯氟烴(氯氟烴)。這些努力在1987年簽署《蒙特利爾協議》時達到了高潮，該協議要求徹底淘汰臭氧消耗物質(ODSs)。根據美國國家航空航天局(NASA)的一組科學家最近的研究，臭氧空洞正顯示出明顯的恢復跡象。
這項名為「南極臭氧損耗下降，並由氣相微波測肢儀觀測到的平流層氯含量下降」的研究，最近發表在《地球物理研究快報》的科學期刊上。這項研究由蘇珊·E·斯特拉罕領導，她與美國航天局戈達德的大氣化學和動力學實驗室的兩位研究科學家安妮·r·道格拉斯共同撰寫。
美國奧拉衛星。圖片版權：NASA
這些氯原子對臭氧層造成紊亂,在那裡他們催化形成氧氣(O2)。這一活動始於南半球冬季的7月左右，當時太陽光線導致大氣中氯氟烴(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)，活動達到頂峰，導致了科學家們在1985年首次發現的「臭氧空洞」。在過去統計分析研究表明，臭氧層的耗竭已經增加。然而這項研究首次對臭氧空洞內的化學成分進行了測量，結果表明臭氧消耗正在減少。此外它還表明下降是由於CFC使用的減少造成的。
正如蘇珊·斯特拉曼最近在美國國家航空航天局(NASA)的一份新聞稿中解釋的：我們很清楚地看到，氯氟烴的氯氣正在臭氧空洞中減少，臭氧損耗的減少正因為它而發生。為了確定大氣中的臭氧和其他化學物質是如何逐年變化的，科學家們一直依賴於Aura衛星的微波邊緣探測器(MLS)的數據。不同於其他依靠陽光來獲取大氣氣體光譜的儀器，該儀器測量這些氣體各自的微波輻射。因此它可以在一年中的關鍵時刻測量南極洲上空的微量氣體——那時南半球正在經歷冬季，而平流層的天氣很平靜，溫度也很低，而且很穩定。
從2005年到2016年，南半球冬季(7月初至9月中旬)的臭氧水平的變化每天都在使用MLS測量。雖然這些測量表明臭氧損失減少，但斯特拉漢和道格拉斯想要減少使用氯氟烴的數量，這是有責任的。通過在MLS數據中尋找鹽酸的跡象來實現這一目標，而氯將通過與甲烷反應而形成(但只有當所有可用的臭氧消耗殆盡)。由像斯特拉恩解釋道：在這期間，南極的溫度總是很低，所以臭氧破壞的速率主要取決於氯的含量。這是當我們想測量臭氧損失…約2017年10月中旬，所有的氯化合物是方便地轉換成一個氣體，因此通過測量鹽酸總氯的我們有一個很好的測量。
另一個跡象是一氧化二氮的形式，這是另一種長期存在的氣體，在大部分同溫層中就像CFCs一樣——但它並沒有像氯氟烴那樣下降。如果同溫層的CFCs減少，就意味著與一氧化二氮相比，氯的含量會減少。通過比較每年鹽酸和一氧化二氮的MLS測量，確定氯的含量每年下降大約0.8%。
Strahan指出：從2005年到2016年，這一數字下降了20%，這與他們的預期一致。這與我們模型預測的氯含量下降非常接近。MLS數據顯示，9月中旬臭氧消耗減少的原因是氯氟烴的氯含量下降。但我們還沒有看到臭氧空洞的明顯減少，因為這主要是由9月中旬以後的溫度控制的，每年都有很大的變化。
隨著CFCs逐漸脫離大氣，預計這一復甦過程將繼續下去，儘管科學家預計完全恢復將需要幾十年的時間。這是一個非常好的消息，因為臭氧空洞是在大約30年前才發現的，而臭氧水平在十年後開始穩定下來。正如Douglass所解釋的那樣，直到本世紀下半葉，全面恢復才有可能實現。
CFCs的壽命從50年到100年不等，所以它們在大氣中逗留很長時間。就臭氧層空洞而言，我們看到的是2060年或2080年。即便如此，仍有可能存在一個小漏洞。《蒙特利爾協議》經常被吹捧為有效的國際氣候行動的範例，而且有充分的理由。《京都議定書》是在對臭氧耗竭的科學共識達成後的13年里達成的，而就在兩年前，臭氧空洞的發現令人震驚。在隨後的幾年中，簽署國仍然致力於實現他們的目標，並實現了目標的削減。
在未來，人們希望在氣候變化問題上也能採取類似的行動，而氣候變化在許多年裡一直受到拖延和抵制。但就像臭氧空洞的例子所表明的那樣，國際行動可以在為時已晚之前解決一個問題。
註：蒙特利爾協議當初由88個國家首腦聯合簽訂發起的「補天工程」
知識：科學無國界，博科園-科學科普
參考：NASA
作者：Matt Williams
內容：「博科園」判定符合今主流科學
來自：Universe Today
編譯：中子星
審校：博科園
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