平流层极地臭氧损耗影响对流层气候的研究进展

大气平流层臭氧的严重损耗将导致到达地面的太阳紫外辐射增加已经是公共社会普遍关切的问题。最近几年,平流层臭氧损耗能否对对流层大气环流和气候产生重要影响也引起了广泛的重视,并且已成为大气科学的一个热点问题。观测研究表明近二三十年来在两极臭氧严重损耗的季节,地表气温有明显的变暖趋势,也就是欧亚大陆1—3月份和南极半岛12—5月份的地面温度呈现显著增温。这些增温趋势很可能是平流层两极的严重臭氧损耗造成的。当然,这些增温并非是由臭氧损耗的辐射效应直接造成的,而是通过波-流相互作用以及平流层-对流层相互作用等动力学过程实现的。大量的数值模拟工作也对此问题进行了研究,一些模拟结果与观测结果基本一致,另一些则发现平流层臭氧损耗的强迫作用较弱,也有模拟工作认为其他外界强迫如温室气体增加和热带海面温度升高也非常重要。作者综述了这一研究领域在近几年的最新研究进展,总结有关的观测分析和数值模拟结果,阐述平流层极地臭氧损耗可能影响地面温度的物理机制,以及澄清各种争论要点。

北极臭氧损耗对东亚中高纬地区初春地面气温影响的转折点分析

利用奇异值分解、合成分析和变点检测等统计方法,集中分析了北极臭氧损耗对东亚中高纬度地区初春地面气温的影响。结果表明:(1)受北极臭氧损耗影响而气温变化显著的区域为东亚中高纬度地区,与臭氧损耗关系最密切的地面气温空间模态是以贝加尔湖西北为中心的暖异常。(2)北极臭氧损耗对地面气温的影响不仅仅体现在空间上,还体现在时间上。除了贝加尔湖西北—东西伯利亚大片区域外,我国华北和西北也存在显著的负异常提前进入暖季。(3)臭氧损耗对关键区域的气温突变点影响的幅度很大,约在3～5天,这对复杂的3月气温短期预测起到重要的参考意义。

1997年和2011年春季北极臭氧损耗事件的对比分析

采用SLIMCAT化学传输模式以及再分析资料,对比分析了1997和2011年北极地区平流层臭氧异常偏低事件及其成因。结果表明,1997和2011年3月北极地区大气臭氧柱总量(TCO)异常值都达到了约-80 DU,并且在30—200 hPa(中下平流层)区域的大气臭氧柱总量异常约占整层大气臭氧柱总量异常的80%。分析表明发生在这两年的极端臭氧偏低事件均可能是由于上一年冬季的拉尼娜事件导致上传的行星波减少,使得北极极涡加强,平流层温度异常偏低,生成了更多极地云,引起更强的臭氧化学损耗导致的。对比这两年的大气臭氧柱总量变化发现,2011年的柱总量减少得更快。2011年北极地区上对流层下平流层(UTLS)区域臭氧下降要明显强于1997年,其主要原因应该是2010—2011冬季的拉尼娜活动更强,北太平洋海温更高,进一步减弱阿留申低压和平流层波活动。这导致2011年极涡温度异常偏低更强烈,形成了更多的极地平流层云甚至出现了第二类极地平流层云,最终加速该年春季的臭氧化学损耗引起的。

北极臭氧损耗对初春东亚中高纬地区地面气温影响的观测分析

利用1948—2007年NCEP/NCAR月平均2m地面气温再分析资料、3月北极涛动(AO)指数和春季臭氧含量资料,采用合成分析方法分析了北极臭氧损耗对初春东亚中高纬地区地面气温的影响。结果表明,臭氧低(高)值年,3月东亚中高纬地区地面气温存在正(负)异常。4月的与3月类似,但气温异常的幅度减小,中心位置也有所变化。对比分析表明,1979年以后的AO正位相和臭氧损耗对3月东亚地面气温的影响类似,但在影响范围和中心位置上有所不同。在AO位相不明显的年份,臭氧损耗年3月东亚地区地面气温的异常依然显著。臭氧作为一个外界强迫因子,对北半球大气温度有显著的影响,可能首先影响极地气温并最终通过空间上的自相关影响中高纬度的地面气温变化。

南极大陆沿岸地面臭氧损耗事件的研究

利用南极大陆沿岸中山站2008—2013年的地面臭氧连续观测数据和相关资料,对地面臭氧损耗事件(ODE)进行研究。结果显示,春季南极中山站常发生臭氧损耗事件。在该事件发生期间,气象要素有明显的突变过程,包括气温明显下降,风向由偏东风转变为偏北风,风速随之下降。来自海冰区的偏北风增多,风速很小,使臭氧浓度维持在较低水平。地面臭氧损耗事件主要与南极沿岸海冰区的活性溴(BrO)浓度有关。春季南极大陆沿岸海冰冻融过程中形成的冰间水道和冰间湖,在低温的作用下会再次冻结,形成薄冰和霜花。卫星资料能够观测到薄冰区释放的活化海盐溴高浓度区,活性溴与臭氧发生化学反应形成地面臭氧损耗事件。臭氧损耗现象是在未受到人为影响的自然状态下发生的,与中高纬度地区光化学反应导致臭氧消耗有所不同。

大气臭氧损耗中双自由基反应机理的量子化学研究

用量子化学ＲＨＦ理论方法研究了单重态双自由基ＮＨ、ＣＨ２、ＣＣｌ２与大气臭氧Ｏ３的反应机理。在３－２１Ｇ水平上用梯度解析技术优化了上述反应的反应物、中间体和产物构型，６－３１Ｇ或６－２１Ｇ计算能量。得到了各构型的有关结构数据。计算表明：上述反应分２步进行，双自由基先与Ｏ３反应生成稳定的中间体，然后在光照条件下中间体分解为ＨＮＯ、Ｈ２ＣＯ和Ｃｌ２ＣＯ等稳定分子。从动力学看，２步反应分别为［π４ｓ＋Ｗ２ｓ］和［π２ｓ＋π２ｓ］反应，热力学上也是允许的。通过本项研究，试图提供一种不计算反应过渡态，将热力学分析和Ｗｏｏｄｗａｒｄ－Ｈｏｆｆｍａｎｎ规则相结合研究复杂反应的方法。

臭氧损耗对人体健康有哪些影响？

臭氧损耗引起地面紫外辐射增强，适度的紫外辐射是健康必须的，但是过量的紫外辐射会破坏人体中的蛋白质和DNA。紫外辐射主要会引发人体皮肤、眼睛和免疫系统疾病，具体分别为皮肤癌、白内障以及免疫系统受损等。

人类活动与臭氧损耗有什么关系？

人类活动会产生消耗臭氧层物质（ODS），例如氟氯烃、哈龙和甲基溴等，对臭氧层有显著的破坏作用。ODS的用途非常广泛，包括冰箱、空调、电子产品、灭火器材、烟草、泡沫塑料、发胶以及杀虫剂等产品的生产或使用过程。ODS对平流层臭氧的破坏能力可以通过消耗臭氧潜能值（ODP）来表示，ODS中含氯或溴原子越多，在大气中的寿命越长，其ODP值也就越大。

臭氧损耗对空气质量有哪些影响？

臭氧损耗导致地面太阳紫外辐射的增加，对流层光照强度改变，一些参与光化学反应的气体的速率常数也会发生改变，导致对流层大气氧化性的变化，从而影响空气质量和大气物质的组成。同时，大量消耗臭氧层物质的替代物被使用，这些物质的环境影响是臭氧损耗的副产物，这些替代物的分解产物，如三氟乙酸会对环境产生影响。然而，普遍来看，平流层臭氧损耗的影响比局部的空气污染源小。

杜邦公司开发汽车空调器用零臭氧损耗潜能致冷剂有进展

杜邦公司在开发和工业生产汽车空调器用替代致冷剂方面取得了明显进展。杜邦公司与Honeywell公司合作开发的这种致冷剂．是一种氢氟烯烃（HFO-1234yf）；其温室气体潜能，比目前使用的氢氟碳R-134a小得多。

南极上空臭氧损耗严重空洞面积2000年来最大

欧洲航天局最新公布的卫星资料数据显示，今年南极上空的臭氧损耗量达4000万吨，超过2000年的3900万吨，创下历史新高。

全球臭氧损耗速度在减缓

联合国不久前发布的《2010年臭氧层消耗科学评估》传出好消息：在各国的努力下，地球大气臭氧层已停止损耗，不再变薄，到本世纪中期能有很大程度的恢复。世界气象组织的专家莱恩．巴里认为：“全球臭氧以及南北极臭氧已经停止损耗，不过尚未递增。”

北极的臭氧损耗

自从南极臭氧空洞被发现以来,北极同温层的臭氧是否减少,如果减少,又减少到什么程度等则成了人们关注的问题。最近,美国科罗拉多大学的一个科学小组回答了这一问题。他们对于从1989年1～2月初的AASE(北极同温层飞机探测)结果进行了解析,得到在17～20公里高度的空气中臭氧浓度,在冬季期间减少50％甚至更多。

欧文斯科宁制售零臭氧损耗挤塑聚苯乙烯

欧文斯科宁公司于2009年7月15日宣布它已开始制造零臭氧损耗的FOAMULAR@挤塑聚苯乙烯（XPS）硬质泡沫绝热材料。欧文斯科宁研发的新型发泡剂技术符合蒙特利尔议定书关于在2010年1月1日之前淘汰损耗臭氧的氢氯氟烃142b发泡剂的要求。在美国，欧文斯科宁的FOAMULAR XPS绝热材料的设计用途是多种高级和低级的承重用途，

含溴自由基对臭氧光解损耗的影响

本文研究了253.7nm的紫外光照条件下臭氧的损耗,以及在有N_2和O_2的体系中臭氧损耗的状况,得到不同条件下臭氧损耗的量子产额,并进一步测定了在近似同温层条件下溴损耗臭氧的量子产额为24±1,计算出BrO+BrO反应的两个分支反应通道的速率比为5.25±0.26.

科学家关切北极臭氧损耗会否成常态

臭氧层是地球的保护层．阻挡着来自太阳的高频紫外线．因此臭氧层的损耗将直接危及人类的生存。从1980年代开始，地球南极出现臭氧层空洞引发全球关注，北极地区虽然也曾发现臭氧损耗事件，但都影响不大。今年3月，北极竟然也出现了罕见的臭氧层损耗事件，而且被称为有记录以来北极臭氧层损失率最高的一年。

臭氧层损耗影响低层大气质量的新认识

近年来有关平流层臭氧损耗影响低层大气质量的研究表明 ,在污染相对轻的地方 ,可以观测到加强的光化学反应过程 ;在污染地区 ,最终的影响与大气中存在的痕量物质间的相互作用有很大关系 ,这些通常会被人为排放带来的影响所掩盖 ;越来越多的证据表明 ,臭氧层损耗与气候变化之间的相互作用是至关重要的涉及全球变化的问题 ,是今后活跃的科学研究领域。

平流层臭氧损耗是2011年北极严重臭氧损耗事件主因

国家卫星气象中心黄富样等于2011年春季监测到北极地区持续长达月余、覆盖广大北极及邻近区域的严重臭氧损耗事件的全过程。相关研究刊登在《科学通报》2011年第27期。

《蒙特利尔议定书》对减缓臭氧层损耗的贡献有哪些？

EESC是一种用于衡量平流层臭氧消耗潜势的方法，它能够通过ODS的大气表面丰度和天然氯溴气体进行计算，也是评估《蒙特利尔议定书》成功的重要方法。20世纪70～90年代，EESC值稳定增长，从而导致全球臭氧受到破坏。在《蒙特利尔议定书》的管制下，EESC值的长期增长得到缓解并达到了峰值，20世纪90年代后期开始下降。至2012年，中纬度区域的EESC值比1997年峰值下降了15％。