氟利昂背鍋36年,南極臭氧層非它破壞,中國科學家21年前就已預言

早在1984年，英國南極科考隊就已發現南極上空出現巨大的臭氧層空洞，至今已36載。人們長期認為，巨大的臭氧空洞是由製冷劑「氟利昂」所致，因此後續人們在1987年籤署了《蒙特婁協定書》，以限制氟利昂的排放。

不過現在看來，臭氧層大氣空洞很可能與氟利昂並無多大關係，早

在1999年，我國科學家楊學祥就提出了新的理論解釋臭氧空洞的形成。這究竟是怎麼回事呢？

在上期文章我們提到過，臭氧層能夠阻止波長306.03nm以下的短波和部分中波紫外線抵達地面，而這部分紫外線是紫外線中能量最高，破壞力最強的。最快僅需數秒即可灼傷皮膚，長期暴露在紫外線下更易誘發皮膚癌。因此，臭氧層對地球生物而言至關重要。

奇怪的數字

根據NASA長期監測的數據，目前南極臭氧層空洞已經從2000年的2900萬平方公裡降至了2019年10月16日的1010萬平方公裡，降幅達65.2%。看似降幅很大，但實際上，這個數字在一個月前的2019年9月8日曾達到過1632萬平方公裡。

而且早在2002年，臭氧空洞面積就已降到2096萬平方公裡，2003年又增大到2500萬平方公裡，2004年又僅為1200萬平方公裡，到了2009年數字則是2392萬平方公裡。而此時，用以限制氟利昂排放的《蒙特婁議定書》已經生效了20年（1989年生效）。人們早已限制了氟利昂的使用及排放，但是南極臭氧層空洞的大小仍跟過山車一樣忽高忽低。

都是「氯」惹的禍？

「氟利昂破壞臭氧」的流程是這樣的：

氟利昂首先被排放到大氣中，少部分氟利昂會升入平流層，並接受紫外線的照射分解出氯離子。該步的化學式為CF2Cl2+紫外線→(CF2Cl +) +( Cl-)。活躍的氯離子又會與臭氧分子起如下化學反應：( Cl-) + O3→ (ClO-) + O2 ， (ClO-) +陽光→( Cl-)+O2，從而將臭氧（O3）分解成氧氣（O2），破壞臭氧分子，從化學式可以看出，氯離子在反應中只作為催化劑存在，並不消耗其本身，因此有科學家預估一個氯離子可以破壞數萬個臭氧分子。

不過，既然只作為催化劑，那就意味著隨著氟利昂排放的增多，氯離子應該越積累越多才對，臭氧層破壞速度應該越來越快，直至臭氧層完全消散。要知道，在《蒙特婁協定書》生效前，全世界已經向大氣層排放了2000萬噸氟利昂。可是臭氧層空洞面積卻出現了上下波動，而且空洞往往僅出現在9-12月，到了12月份後，南極臭氧層空洞面積則會迅速下降。根本不符合上述化學反應的預計。

大氣環流以及氣體走向（中間黑色箭頭）

而且根據大氣環流，南極地正處於極地高氣壓帶，因此空氣會主動向低緯度流動，並與來自副熱帶高氣壓帶的氣流匯集於緯度60度左右的副極地低氣壓帶。而氟利昂大多由北半球中緯度國家排放，因此按理說臭氧空洞應該盛行於北半球，尤其是匯集兩方氣流的北緯60度地區。然而現實並非如此，讓人不禁懷疑，臭氧層真的是被氟利昂破壞的嗎？

來自太陽的「撫愛」

1999年9月，來自中國的楊學祥教授發表了名為《太陽風地磁場·臭氧洞——臭氧空洞地球環境災害成因探索》的論文，闡述了他對於臭氧層空洞形成原因的理解。而目前看來，楊教授的理論很可能是正確的。

楊教授認為，臭氧層空洞真正的主因是來自太陽的太陽風，氟利昂的排放僅僅是在一定程度上加速了臭氧空洞的形成。

彗星在經過太陽時，會被太陽吹走一部分物質，被吹走的物質流會沿著彗星運動的反方向拖拽出一條長長的尾巴。而地球也會被太陽「吹出」一條長尾巴，不過這不是被吹跑的物質，而是我們的磁場。

地球磁場面對太陽風的一面會被太陽風壓縮到5-7個地球半徑，而在背離地球的一面，地球磁場可能會拖曳到幾百甚至幾千地球半徑以外。

大部分太陽風中的高能粒子會隨著「小尾巴」掠過地球，少部分則會順著磁感線落到磁場的初始點——地球兩極，這些粒子中就含有高能質子，即氫離子。由於臭氧的強氧化性，其會與來自太陽風的氫反應生成水，這樣，臭氧分子變成了水分子，臭氧層即被破壞。

同時，這些高能粒子也會將大氣層向後「吹」，即南極的氣體向北移，北極的氣體向南移，這樣也會導致兩極的臭氧層變得稀薄，在大氣環流的幫助下，臭氧層會向緯度60度左右的地區集中。這符合我們對緯度60度左右地球大氣臭氧層最厚的觀測。

在南極點各個方向都是北，北極點同理

至此，在高能氫的「生成水反應」與太陽風對大氣的「後推」反應的雙重作用下，南極出現了大規模的臭氧空洞。通過觀測歷史我們也可以發現，2000年左右恰好是太陽黑子最為活躍的時間，此時太陽活動也最為活躍，太陽風最為強勁，以至於造成南極上方有史以來最大的臭氧層空洞。

太陽周期與南極空洞大小變化基本一致

可能你會有疑惑，為什麼北極上方沒什麼事呢？

其實北極也有臭氧空洞，早在1987年，也就是發現南極臭氧空洞的3年後，科學家就測定到了來自北極的臭氧空洞，面積約為南極臭氧空洞的20%。

同時我們要注意到，南極接受太陽輻射最強的時間段在極晝期間，恰好是秋分（9月21日左右）到春分（3月21日）左右，並在冬至（12月21日左右）達到頂峰，此時地球正在從短軸點運動到近日點再運動到另一個短軸點，同時再冬至日運動到近日點，因此南極接受太陽輻射量應該是9月到12月增多，在12月到達頂點，12月開始減少，符合南極臭氧空洞的變化趨勢。

而北極極晝期間則相反，地球是正在向遠日點運動，因此儘管北極此時接受的太陽輻射和太陽風粒子更多，但是由於距離的原因，能量低於南極在近地點時接受的輻射和太陽風，因而北極的臭氧空洞則少得多。

綜上所述，根據楊教授的觀點，臭氧空洞的主要原因是來自太陽的「太陽風」，人類氟利昂的排放僅僅為「輔助加速」，人類大可不必過於自責。

對於此事你怎麼看待呢？

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