臭氧層恢復南半球大氣環流擴張暫停

2020-12-22 中國氣象局

臭氧層恢復南半球大氣環流擴張暫停

來源:中國氣象報社   發布時間:2020年04月03日15:39

  3月25日,美國科羅拉多大學的科學家在《自然》雜誌上發表研究稱,在2000年左右臭氧空洞開始恢復後,南半球的大氣環流也停止向南極方向擴張,早期呈現出的趨勢已經暫停或略有逆轉。

  臭氧空洞於1985年被發現,每年春季在南極上空形成。消耗地球保護性臭氧層的化學物質引發南半球大氣環流發生變化。臭氧消耗會使空氣溫度下降,導致極地渦旋的風力增強,並沿路一直影響到地球最低層大氣的風力。最終,臭氧消耗使中緯度急流和熱帶邊緣的乾旱區域向南極方向推移。先前的研究已將這些環流趨勢與南半球的天氣變化(尤其是南美、東非和澳大利亞的降水)以及洋流和海洋鹽度的變化聯繫在一起。

  1987年籤署的《蒙特婁議定書》國際條約逐步淘汰了破壞臭氧層的化學物質,比如氯氟烴(CFCs)。從2000年左右開始,平流層中這些化學物質的濃度開始下降,臭氧空洞開始恢復。研究者發現,也是在2000年前後,南半球的大氣環流停止向南極方向擴張,早期呈現出的趨勢已經暫停或正在逆轉。

  「這項研究顯示出《蒙特婁議定書》的深遠效力,該條約不僅加快了臭氧空洞的癒合,而且還推動南半球大氣循環模式發生了變化。」該研究第一作者安塔拉·班納吉說。

  為了驗證是否是臭氧層恢復推動了大氣環流發生這些變化,研究人員使用計算機進行模擬分析。結果發現,觀測到的環流趨勢發生暫停的現象不能單靠風的自然變化來解釋,於是研究者將臭氧和溫室氣體產生的影響隔離開來分別進行單獨分析。

  研究表明,雖然二氧化碳排放量不斷上升使近地表環流(包括急流)持續向極地方向擴張,但只有臭氧的變化才能解釋環流趨勢暫停的現象。在2000年之前,臭氧消耗和二氧化碳濃度上升都推動近地表環流向極地運動。但自2000年以來,二氧化碳含量升高繼續推動環流向極地伸展,抵消了臭氧恢復的相反影響。

  隨著臭氧層開始恢復,而二氧化碳含量還在繼續攀升,未來還存在很多不確定性,對於那些天氣受急流影響的南半球地區和熱帶邊緣的乾旱地區來說更是如此。

  「我們稱之為『暫停』是因為這種向極地方向運動的環流趨勢可能會恢復、保持平穩或逆轉,而決定未來趨勢的是臭氧層恢復與溫室氣體濃度上升這兩種對立效應之間的拉鋸戰結果。」班納吉說。

  (來源:《自然》 編譯:吳鵬 責任編輯:崔國輝)

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