2006年3月,《科學(xué)通報(bào)》刊登了題為《2003年12月青藏高原上空出現(xiàn)微型臭氧洞》的論文,其用科研結(jié)論證明:前幾年有關(guān)“第三極”會(huì)否出現(xiàn)臭氧空洞的大討論,已由事實(shí)上的“微型臭氧洞”或“臭氧極低值”事件正式作結(jié)。
1985年,英國(guó)科學(xué)家法爾曼等發(fā)現(xiàn):過(guò)去10~15年間每到春天,南極上空的臭氧濃度就會(huì)減少約30%,有近95%的臭氧被破壞。從地面上觀測(cè),高空的臭氧層已極其稀薄,與周圍相比像是形成“臭氧洞”,直徑達(dá)上千公里。此后,南極臭氧洞、平流層臭氧損耗及其氣候環(huán)境效應(yīng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。
我國(guó)科學(xué)家一直十分關(guān)注大氣臭氧變化,其中一大焦點(diǎn)區(qū)域即是青藏高原上空。自中國(guó)氣象科學(xué)研究院周秀驥院士、中科院大氣物理研究所研究員鄒捍等分別于1994年和1996年發(fā)現(xiàn)青藏高原夏季存在臭氧低值中心后,科學(xué)家和公眾一直十分關(guān)注青藏高原上空的臭氧變化;青藏高原是否會(huì)繼南北兩極后出現(xiàn)第三個(gè)臭氧空洞,成為舉世矚目的熱點(diǎn)。
由中科院大氣物理所副研究員卞建春和呂達(dá)仁、周秀驥院士等聯(lián)合發(fā)表的這篇論文指出,青海省氣象局祁棟林根據(jù)地基觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn),中國(guó)瓦里關(guān)山站2003年12月中旬Brewer臭氧儀臭氧總量觀測(cè)結(jié)果異常偏低,并引起王庚辰的關(guān)注和重視。在此基礎(chǔ)上,中科院大氣所中層大氣實(shí)驗(yàn)室卞建春、王庚辰、陳洪濱等利用美國(guó)宇航局TOMS(Total Ozone Mapping Spectrometer,裝備在衛(wèi)星上測(cè)量全球臭氧濃度的儀器)和地基觀測(cè)提供的臭氧總量資料,分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)青藏高原上空確曾出現(xiàn)微型臭氧洞事件。
在中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新重要方向性項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目多個(gè)項(xiàng)目支持下,卞建春等研究證明:2003年12月14日至17日,青藏高原上空出現(xiàn)大面積臭氧總量極低值區(qū),臭氧總量低于220DU(氣壓1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、氣溫0℃條件下,10微米厚的臭氧定義為1DU)的面積超過(guò)250萬(wàn)平方公里,中心極低值僅為190DU,比歷史同期平均值255DU減少了25%,指出這是首次報(bào)道在青藏高原上空出現(xiàn)微型臭氧洞或臭氧極低值事件。
論文指出,對(duì)于微型臭氧洞的形成,科學(xué)界比較一致地認(rèn)為是動(dòng)力作用重新分配臭氧的結(jié)果:上對(duì)流層平流作用把副熱帶低臭氧濃度空氣輸送到較高緯度上空,從而引起當(dāng)?shù)爻粞蹩偭亢芸鞙p少。并分析指出,動(dòng)力作用同樣是造成青藏高原上空出現(xiàn)微型臭氧洞事件的主要原因:在200百帕高度上,青藏高原上空副熱帶西風(fēng)急流北抬至北緯40度,致使高原上空對(duì)流層頂抬升,強(qiáng)大的西南氣流把熱帶對(duì)流層低濃度臭氧空氣向青藏高原上空輸送,最終導(dǎo)致青藏高原上空臭氧總量大幅度降低。
據(jù)了解,臭氧洞被發(fā)現(xiàn)后,對(duì)其成因出現(xiàn)了三種解釋:除“動(dòng)力作用重新分配論”外,還有“宇宙射線高空生成氮氧化物論”和“氟利昂、哈龍?jiān)獌凑摗薄?000年,我國(guó)有科學(xué)家分析,青藏高原上空出現(xiàn)的臭氧低谷,與在南北兩極上空觀測(cè)到的大氣臭氧減少可能有很大的不同。在兩極寧?kù)o大氣中的臭氧減少,主要是化學(xué)過(guò)程引起的,而發(fā)生在青藏高原上空的臭氧低谷,很可能是由動(dòng)力過(guò)程和化學(xué)過(guò)程,特別是與大氣氣溶膠有關(guān)的非均相化學(xué)過(guò)程緊密結(jié)合在一起而產(chǎn)生的。
全球“三極”臭氧洞成因的分析,可能更多是科學(xué)家應(yīng)承擔(dān)的工作;但鑒于其對(duì)地球生物至關(guān)重要的保護(hù)作用,對(duì)臭氧層形勢(shì)的變化必然是全人類共同關(guān)注的話題。幾年前西藏自治區(qū)公布的一份環(huán)境調(diào)查報(bào)告說(shuō),臭氧層稀薄導(dǎo)致西藏高比例紫外線照射量增大,成為當(dāng)?shù)匕變?nèi)障發(fā)病率上升的主因,同時(shí)導(dǎo)致動(dòng)植物變異、冰川消融加劇、生態(tài)環(huán)境受威脅等一系列問題。卞建春等在論文中最后強(qiáng)調(diào),青藏高原上空出現(xiàn)如此大面積的天氣過(guò)程性臭氧量低值事件,“值得進(jìn)一步的關(guān)注與研究”。
來(lái)源:科學(xué)時(shí)報(bào);作者:劉英楠