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空洞2020/4/28 14:59:43 |
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臭氧层对于地球来说，有极其重要的保护作用。然而，近些年来，偶有出现臭氧层空洞现象。那么，为什么会出现这种现象呢?臭氧层空洞是由什么引起的?想要了解其出现原因，首先要到臭氧层空洞是什么意思。下面我们一起来了解。
臭氧层空洞是什么意思 臭氧层空洞是由什么引起的
指的是因空气污染物质，特别是氧化氮和卤化代烃等气溶胶污染物的扩散、侵蚀而造成大气臭氧层被破坏和减少的现象。
形成原因：
经过跟踪、监测，科学家们找到了臭氧层损耗即臭氧空洞的形成原因。一种大量用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂等化工制剂的氟氯烃是导致臭氧减少的“罪魁祸首”。另外，寒冷也是臭氧层变薄的关键，这就是为什么首先在地球南北极最冷地区出现臭氧空洞的原因了。
人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，就会导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少。
人为消耗臭氧层的物质主要是：广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃(CFxCl4-x，又称Freon)，以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃(CFXBr4-x，又称Halons哈龙)等化学物质。
对南极臭氧洞形成原因的解释有三种，即大气化学过程解释，太阳活动影响和大气动力学解释。
臭氧层空洞的危害
臭氧是一种温室气体，它的存在可以使全球气候增暖。但是，臭氧与其它温室气体不同，这是自然界中受自然因子(太阳辐射中紫外线对高层大气氧分子进光化作用而生成)影响而产生，并不是人类活动排放产生的。臭氧除了能够对气候变化产生影响，从而影响环境和生态外，还对人类健康产生强烈的直接影响。由实验及实际观测推论会造成以下的影响。
对人类健康影响：
1、增加皮肤癌：臭氧减少1% ，皮肤癌患者增加4% -6% ，主要是黑色素癌。
2、损害眼睛，增加白内障患者。
3、削弱免疫力，增加传染病患者。
对生态影响：
1、农产品减产及其品质下降。试验200种作物对紫外线辐射增加的敏感性，结果2/3有影响，尤其是大米、小麦、棉花、大豆、水果和洋白菜等人类经常食用的作物。估计臭氧减少1% ，大豆减产1% 。
2、减少渔业产量。紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物。实验表明，臭氧减少10% ，紫外线辐射增加20% ，将会在15天内杀死所有生活在10米水深内的鳗鱼幼鱼。
3、破坏森林。
据研究，臭氧减少影响人类健康及生态系统的主要机制是紫外线辐射的增加会破坏核糖核酸(DNA)，以改变遗传信息及破坏蛋白质。除了影响人类健康和生态外，因臭氧减少而造成的紫外辐射增多还会造成对工业生产的影响，如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。
南极臭氧空洞奇迹般缩小！系40年以来最小空洞
讯 根据美国宇航局对南极上空臭氧层的监测发现，目前，南极的臭氧空洞已经奇迹般缩小！系40年以来最小空洞，2019年南极上空臭氧层空洞是自1982年以来有观测记录以来最小的！祝贺人类取得暂时的成功。
根据美国宇航局（NASA）和美国海洋大气管理局（NOAA） 最新公布的消息，2019年南极上空臭氧层空洞是自1982年以来有观测记录以来最小的。在南极的春季，臭氧层空洞会在往年的9月和10月初扩张，最大程度能达到约2100万平方公里，面积超过美国和加拿大的总和。但在2019年，臭氧层空洞在9月8日范围达到了1640万平方公里，但在9月下旬和10月上半月缩小到不足1000万平方公里。
臭氧洞是在南极上空的臭氧层中形成的季节性薄点，位于南极上空大约14-21公里的高度。 NOAA的科学家通过卫星和气象气球都可以探测臭氧层的情况，总臭氧浓度低于220多布森单位的范围被视为是臭氧层的一部分，因此，在上面的8月31日-9月8日的观测资料上看，其实南极上空低于220多布森单位的范围比较小。
自从南极发现臭氧层空洞以来的数年中，飞入南极高空的气象气球不止一次穿越南极高空中完全不含有臭氧的区域（浅灰色和白色区域），然而，在2019年，气象气球的探测发现南极大气的垂直剖面中没有完全不含臭氧的部分（没有灰白色区域）。
为什么今年的臭氧洞这么小？尽管南极臭氧层空洞的缩小听起来是个好消息，但它的原因却和一个异常事件有关。9月初，一个罕见的天气事件——南极平流层变暖扰乱了极地平流层的环流，正当臭氧洞开始形成时。平流层中的变暖抑制了极地平流层云（PSCs）的形成，在下图中，2019年（红线）南半球平流层的温度不够冷，以至于极地平流层云的总量在9月初急剧下降。
极地平流层云往往在平流层中低层降至-78摄氏度以下时形成，它的存在能为损耗臭氧物质分解出氯自由基提供环境，从而导致一系列光化学反应消耗臭氧。但在今年，原本应该导致高空极寒的南极极涡被下方大气中的强行星波打乱，形成了强烈的南极平流层变暖事件。监测数据显示，从2019年8月下旬开始，仅在10天之内，10百帕层面的温度升高了40摄氏度。而2019年9月，距离地面约20公里的中高层大气温度比平均温度高出了16摄氏度，是历史最高记录。最终，这一系列变化导致了较少的臭氧被消耗，抑制了平流层臭氧空洞的破坏。
南极极涡的崩溃还使来自南半球较低纬度的更多富含臭氧的空气混入极地平流层。通常，极夜期南极极涡在南极平流层周围形成了一个看不见的屏障，可防止南半球其他部分的空气混入涡流中。当极涡在9月初减弱时，来自低纬度的空气流入修补了部分已经开始形成的臭氧层空洞，而持续的增暖又抑制了它的减少，最终使得南极臭氧层空洞缩小至卫星观测史上最小水平。
当然，平流层突然变暖事件与人为造成的全球变暖之间没有已知的联系。但这些事件在南半球非常罕见，在40年来南极平流层中也就观测到聊聊数次，这种情况在北极更容易发生，类似于今年9月的情况发生在1988年9月和2002年，因此那两年也出现了非常小的南极臭氧层空洞。事实上，NOAA还指出，导致地球表面和低层大气变暖的温室气体同时会导致平流层变冷，还可能有助于极地平流层云的形成，这两种趋势都可能会稍微延迟臭氧层的修复。
来自NASA和NOAA的研究者也指出，今年的史上最小臭氧空洞只是孤立天气事件产生的结果，而不是趋势的一部分。虽然在《蒙特利尔协定书》签订后，国际上禁止生产和使用破坏臭氧层的氯氟碳化合物，自2000年以来，这些化合物的含量一直在下降。但是由于氯氟化合物的寿命实在是太长了，南极洲上空的浓度仍然很高，足以在每年春季造成严重的臭氧损失，按照目前的趋势，科学家预测臭氧层将在2070年左右恢复到1980年的水平。
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臭氧层是保护地球上万物的一个重要存在，但是现在有些地方的臭氧层已经严重受损，甚至已经出现空洞，其中最严重的地方就是南极地区了。不过，南极臭氧层空洞并不是任何时节都出现，而是会在某一个季节达到最大值。那么到底南极臭氧层为什么空洞呢?一般南极臭氧空洞的季节是什么时候?下面我们一起来了解。
南极臭氧空洞的季节 南极臭氧层为什么空洞
南极臭氧层空洞只在南极的春季(9-11月)出现，持续一个月左右。
原因：
目前，主要解释是从光学角度进行的。这种观点认为，使臭氧层破坏的罪魁祸首主要是氟氯烃(CFCs)。在人类聚居的北半球，由于大量生产和使用CFCs，并使之进入大气层中，大气环流携带着北半球散发的CFCs，随赤道附近的热空气上升，分流向两极。在南极黑暗酷冷的冬季(6-9月)，下沉的空气在南极洲受到山地的阻挡，停止环流，就地旋转，形成“极地风暴旋涡”。这股旋涡不断上升，上升到20千米高空的臭氧层内以后，把南极与中低纬地带空气对流隔绝开来，使南极变得极冷，并开始出现滞留在空中的冷气团“冰云”。“冰云”中的冰晶微粒把气流中的CFCs吸收在其表面，并不断积聚其中。当南极的春季来临时，阳光照向“冰云”，冰晶融化，释放出吸附的CFCs。由于CFCs是一种含氯的有机化合物，当它受到短波紫外线的照射，分解出一种自由基，这种自由基与臭氧发生反应生成另一种自由基，反应过程中消耗掉一部分臭氧。一个氯原子可破坏10万个臭氧分子。因此，南极的臭氧洞出现在春季。
另一种解释是从动力角度进行的。这种观点认为，在南极极夜期间，因中低纬向南极的热量输送效率很低，控制南极上空的极地“旋涡”内部，形成了异常低温环境，光照少，氧分子合成臭氧的光化学作用就会减弱。当极夜结束，春季来临(9月始)，太阳重新越出地平线时，由于集中于平流层中下层的臭氧对太阳辐射的吸收，这一范围的大气被加热，于是该层出现了上升运动。这一上升运动引起的抽吸作用，将对流层臭氧含量低的气体带入了平流层，替代了原来平流层臭氧含量高的气体。这种“抽吸作用”直到11月份才逐渐减弱，此时南极上空臭氧浓度逐渐上升。可见，由于南极春季的这种“抽吸作用”，导致了南极春季臭氧空洞的形成。
臭氧层是什么?
臭氧层是大气层的平流层中臭氧浓度高的层次。浓度最大的部分位于20—25公里的高度处。若把臭氧层的臭氧校订到标准情况，则其厚度平均仅为3毫米左右。臭氧含量随纬度、季节和天气等变化而不同。紫外辐射在高空被臭氧吸收，对大气有增温作用，同时保护了地球上的生物免受远紫外辐射的伤害，透过的少量紫外辐射，有杀菌作用，对生物大有裨益。
臭氧层有什么作用?
1、保护作用
臭氧层能够吸收太阳光中的波长306.3nm以下的紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。只有长波紫外线UV-A和少量的中波紫外线UV-B能够辐射到地面，长波紫外线对生物细胞的伤害要比中波紫外线轻微得多。
2、加热作用
臭氧吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层。
正是由于存在着臭氧才有平流层的存在。而地球以外的星球因不存在臭氧和氧气，所以也就不存在平流层。大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响，这一现象的起因也来自臭氧的高度分布。
3、温室气体的作用
在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧的作用同样非常重要。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。
