如今,大气科学家对臭氧层状况的主流看法是什么?
总体情况很明确:《蒙特利尔议定书》减少了消耗臭氧层化学物质的使用,并将推动臭氧层修复。这是一项重要目标,因为平流层臭氧能保护我们免受紫外线辐射;紫外线会增加白内障、皮肤癌及其他有害影响的风险。
当然,如果各国偏离条约承诺,或者科学界未能发现可能消耗臭氧层、但不受该条约管控的气体排放,这一预测就会落空。
自20世纪70年代中期以来,我们对平流层臭氧消耗的认识不断加深。当时,Mario Molina和F. Sherwood Rowland首次提出,臭氧层可能因氯氟烃(即CFC)而遭到消耗——这项研究为他们赢得了诺贝尔奖。1985年,Joseph Farman报告称,“臭氧空洞”正在形成——实际上,这是臭氧层大范围变薄的现象,每年南半球春季都会在南极上空出现。
Susan Solomon及其同事的后续研究明确指出,臭氧空洞是由CFC及其他含氯、溴元素的消耗臭氧层化学物质造成的。他们还强调了发生在极地平流层云上的异常反应。1987年,美国和其他45个国家签署《蒙特利尔议定书》,要求逐步停止使用消耗臭氧层物质。如今已有197个国家批准了该条约,它阻止了臭氧层大规模消耗及其有害后果。消耗臭氧层物质也是会将热量困在大气中的温室气体,因此,根据《蒙特利尔议定书》逐步淘汰这些物质也
有助于减缓气候变化。大气需要数十年才能清除CFC及其他消耗臭氧层物质。因此,即使《蒙特利尔议定书》生效后,这些物质的浓度直到1998年前后才达到峰值,而且至今仍然很高。尽管如此,根据大气观测、化学反应实验室研究和平流层数值模型,科学家普遍认为,臭氧层正按计划逐步恢复,预计在2060年前后恢复,误差约为十年。我们也知道,臭氧层的未来与气候变化紧密交织。
在地球大气中,氧气与紫外线相互作用,臭氧不断生成又不断分解,但人为制造的化学物质可能扰乱这一过程。
今年早些时候有报告称,低平流层臭氧持续减少,这一现象可能如何解释?
当然,我们对臭氧层的认识仍有一些空白,而这两份新报告凸显了这些空白。
第一项研究
报告称,尽管高平流层中的臭氧浓度正在上升,低平流层中的浓度却仍在下降。研究提出了几种可能原因,例如,人类活动产生的、未经管控且寿命极短的气体增加,这些气体会消耗臭氧层;此外,气候变化导致的大气环流变化也可能是原因之一。第二项研究发现,某些含氯化学物质的浓度正在上升。这些物质被称为极短寿命物质,可能会继续消耗臭氧层。
这些报告有些出人意料,但并不令人震惊。科学家预计,我们对臭氧层的认识还会继续加深;随着我们消化这些发现,理解也会逐步形成。《蒙特利尔议定书》要求科学界每四年开展一次臭氧消耗科学评估,正是因为我们预计这类新信息还会不断出现。其中一项评估目前正在进行,将于今年晚些时候发布。
如果低平流层臭氧下降是工业活动造成的,《蒙特利尔议定书》成员国可以修订条约,以应对这些新威胁。2016年,各国就曾这样做,以逐步淘汰氢氟碳化物——这种制冷剂用于空调和冰箱,后来发现它们是强效温室气体。
如果低平流层臭氧水平已经连续20年下降,为什么科学家现在才发现这一趋势?臭氧水平每年都会自然变化,因此科学家需要查看较长时间段的数据,才能辨别趋势。短寿命氯、溴气体可能影响臭氧层这一点,科学界早已知晓。近来,科学家开始测量大气中的二氯甲烷浓度。二氯甲烷是一种广泛用作溶剂的液体;他们据此推断,如果其浓度继续上升,就可能成为问题。这些化合物的排放趋势尚不确定,但近期一些结果显示,其增速可能没有几年前看起来那么快。这些研究发现臭氧空洞发生了什么变化吗?
没有。研究考察的是赤道南北纬60度范围内的臭氧变化,而非南极上空。我们预计,除非极短寿命物质的排放大幅增加,否则它们不会显著影响臭氧空洞;不过,这又多了一个需要密切关注它们的理由。
这些最新发现会让你质疑《蒙特利尔议定书》是否有效吗?
不会!事实上,它们让我更加信任这项议定书。
对于任何环境协定,无论是应对臭氧消耗、酸雨、气候变化还是其他问题,在“问责阶段”保持警惕都很重要——这一阶段是指政策决定作出之后、预期目标实现之前。我相信,如果科学发现表明有必要,《蒙特利尔议定书》成员国会采取进一步行动,我的孙女们也会亲眼见到臭氧空洞消失的那一天。在此期间,地球日正是庆祝《蒙特利尔议定书》的好时机。
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