臭氧层保护工作成果最新盘点

9月16日是国际臭氧层保护日，让我们仔细看看今年的臭氧层空洞。

大气层中的臭氧层能保护地球免受潜在的有害紫外线辐射。20世纪70年代，科学家们发现臭氧层正在枯竭。

臭氧的大气条件自然地随温度、天气、纬度和海拔而变化，而火山爆发等自然事件喷出的物质也会影响臭氧水平。然而，这些自然现象并不能解释观察到的损耗水平，科学家们发现某些人为的化学物质是造成损耗的原因。

臭氧消耗在南极是最大的。这种耗竭造成了所谓的“臭氧层空洞”。“从8月到10月，臭氧空洞的大小在增加–在9月中旬到10月中旬达到最大值。”

《蒙特利尔议定书》于1987年制定，旨在通过逐步停止这些有害物质的生产和消费来保护臭氧层，这正在缓慢地带来臭氧层的恢复。人类活动排放的一些臭氧消耗物质会在平流层停留几十年，这意味着臭氧层的恢复是一个非常缓慢、漫长的过程。

《蒙特利尔议定书》显示了保护环境的国际承诺的力量。卫星数据是监测全球范围内臭氧层变化的良好手段。哥白尼哨兵-5P(Copernicus Sentinel-5P)卫星的臭氧测量扩展了始于1995年的全球臭氧监测实验(GOME)的欧洲时间序列。

这些数据可用于长期趋势监测，另外还能在测量时间后仅3小时向欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的哥白尼大气监测服务(CAMS)提供臭氧监测和预报。

今天的臭氧层空洞

哨兵-5P的数据显示，去年南极上空的臭氧空洞是近年来最大、最深的空洞之一。这个洞从8月中旬开始迅速扩大并在10月2日达到约2500万平方公里的峰值。巨大的臭氧空洞是由一个强大的、稳定的、寒冷的极地涡旋驱动，该涡旋使南极洲上空的臭氧层温度一直保持寒冷。这跟2019年形成的异常小的臭氧空洞形成鲜明对比。

今年，臭氧空洞的演变似乎跟去年的大小相似，目前约2300万平方公里，达到了比南极洲更大的范围。根据CAMS的数据，2021年的臭氧空洞在过去两周内大幅增长，目前已超过1979年以来该季节该阶段臭氧空洞的75%。

欧洲中期天气预报中心的资深科学家Antje Inness评论称：“考虑到目前的大气条件，臭氧的演变是我们可以预期的。未来几周臭氧空洞的进展将非常有趣。”

ESA的哥白尼哨兵-5P任务负责人Claus Zehner补充道：“哨兵-5P臭氧测量是哥白尼计划框架内对全球臭氧监测和预测的关键贡献。对南极上空臭氧空洞的监测必须仔细解释，因为单个空洞的大小、持续时间和臭氧浓度都受到南极周围当地风场或气象的影响。然而，我们预计到2050年，南极上空的臭氧空洞将会消失。”

展望未来

在上空运行的卫星是以一致和系统的方式测量臭氧恢复和变化的唯一方法。大多数臭氧测量卫星，如哥白尼哨兵- 5P任务，其提供了一个臭氧柱的值，即从地面到大气层顶部的空气柱中的臭氧总量。而与此同时，科学家们还需要显示不同海拔高度的浓度分布图来获得全貌。

即将于2025年发射的Atmospheric Limb Tracker for Investigation of the Upcoming Stratosphere (Altius) 任务将提供上层大气中臭氧和其他微量气体的概况，这将为天气预报等服务及监测长期趋势提供支持。

据悉，Altius携带一个高分辨率的2D成像仪，它可以从地球边缘或大气边界的侧面观察臭氧。这种翼部探测技术允许在不同高度观察臭氧从而提供不同臭氧浓度的垂直剖面。