南极中山站臭氧洞期间O_3廓线的观测研究

本文主要分析了１９９５年臭氧洞期间在中山站用Ｂｒｅｗｅｒ臭氧仪通过Ｕｍｋｅｈｒ（逆转）方法观测和反演得到大气臭氧垂直高度分布的变化情况，并与Ｏ３洞闭合后及１９９５年１～３月的Ｏ３廓线测量结果进行了对比，同时还与国外测站的资料进行了对比，指出南极臭氧洞期间大气臭氧的减少主要发生在平流层下层（１４～２５ｋｍ），这说明发生在平流层气溶胶冰晶云（ＰＳＣ）表面的非均相催化反应主要发生在１４～２５ｋｍ高度。

南极臭氧洞的影响因子和变化趋势

利用卫星和台站观测的南极臭氧资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了南极臭氧近年来的变化特征和影响因子,探讨了南极臭氧洞期间中山站臭氧突变过程与大气动力的作用。结果显示,平流层氯和溴的卤化物当量(EESC)和平流层温度是影响南极臭氧洞面积的关键因子。臭氧总量与EESC和平流层温度均具有显著相关,表明两站虽然都位于臭氧洞边缘,EESC和平流层温度对臭氧总量的变化仍然可以起决定性的作用,同时也验证了EESC参数在东南极大陆沿岸具有适用性。EESC的年代际变化与臭氧变化趋势相似,臭氧的年际变化与平流层温度关系密切。回归结果表明,2010年后臭氧洞面积逐渐减小,在2070年左右可能恢复到1980年前的水平,但其结果存在很大的不确定性。

南极臭氧洞对全球气候影响的数值试验

采用ＩＡＰ九层全球大气环流模式进行了南极臭氧洞气候效应的数值试验．试验和分析表明，南半球高纬和极地平流层臭氧含量的减少，不仅对南半球气候有明显影响，而且影响到北半球，使全球气候产生明显变化．

1993年中山站地区“臭氧洞”和UV┐B的特征分析

本文给出了１９９３年在东南极中山站（６９．３８°Ｓ，７６．３７°Ｅ）地区首次运用ＷＭＯ（世界气象组织）认可的Ｂｒｅｗｅｒ臭氧分光光谱仪，进行臭氧和ＵＶ－Ｂ地面的同步观测结果。观测表明中山站地区在１９９３年８月初到１１月底频繁出现臭氧低于２００ＤＵ的值；１２月初臭氧值恢复正常。在整个“臭氧洞”期间，臭氧值起伏变化很大，并且和７０ｈＰａ到５０ｈＰａ上空的温度变化密切相关，臭氧的日变化不很明显。中午时刻有生物效应的ＵＶ－Ｂ辐射通量与臭氧斜程柱总量呈负指数关系；云和太阳高度角控制着ＵＶ－Ｂ辐射通量日变化过程。ＵＶ－Ｂ光谱扫描的结果表明２９５－３２５ｎｍ波段内的光谱强度比３１５－３２５ｎｍ的光谱强度更受臭氧变化的影响。消除云和气溶胶对ＵＶ－Ｂ辐射过程的部分影响，对每天中午时刻３００．５ｎｍ和３２３．５ｎｍ光谱强度比值计算，反映出了“臭氧洞”期间臭氧值降低是ＵＶ－Ｂ辐射增强的重要因子。

南极臭氧洞对全球大气辐射加热场影响的数值模拟研究

为了探讨南极臭氧洞对全球气候的影响状况，我们用ＩＡＰ９层全球大气环流模式进行了南极臭氧洞气候效应的数值试验。本文分析了本次试验中南极臭氧洞引起的大气辐射加热场的变化，结果表明，南半球高纬和极地平流层臭氧含量的严重减少，不仅影响该地的大气辐射加热场，同时也使北半球平流层大气的辐射加热场发生改变。虽然对流层中层所受影响较少，但对流层下层南北半球的大气总辐射加热率的变化却相当明显，这些影响将使全球大气温度场产生明显变化。

南极臭氧洞与南极涡旋的变化——IAP模式的试验结果

通过对 Ｉ Ａ Ｐ９ 层全球大气环流模式试验结果的分析，讨论了１９８７ 年南极臭氧洞对平流层大气辐射加热率和温、压、风场的影响。结果表明，南半球高纬和极地平流层臭氧含量的耗损，使该地区辐射加热率明显减小，气温明显下降，等压面明显下降，南极涡旋明显加强，说明南极春季涡旋的强弱与该地区臭氧含量及其热状况有密切关系。

臭氧洞的形成、危害及对策

十多年前在南极上空发现了臭氧洞 .位于 10 - 30km高空的臭氧层能吸收太阳的紫外线辐射 ,过多的紫外辐射能引起人类和其他动物的白内障、皮肤癌并减弱其免疫功能 ,而且对植物也有损害 .1987年在南极地区进行的收集数据的飞行证明氟氯烃类物质与臭氧层破坏之间存在着联系几乎是确定无疑的 .为了解决臭氧洞的威胁问题 ,目前国际社会和各国领导人都正在采取措施寻求有利于环境的氟氯烃代用品 ,以便尽早停止全部氟氯烃类物质的生产 .

南极臭氧洞期间中山站和昭和站大气臭氧的中期振荡特征

本文用１９９３和１９９４年７～１２月中山站及昭和站大气臭氧观测资料和１９９３年７～１２月中山站地面温度、气压及戴维斯站探空资料，对南极臭氧洞期间中山站和昭和站的中期振荡特征进行了研究。结果表明：准一周和准二周振荡是南极地区大气臭氧和各层次温压参数普遍存在的两种主振荡周期，且在不同年份其振荡强度也有所不同。在中山站和昭和站地区，１９９３年大气各参数的准二周振荡强度大于准一周振荡，准一周和准二周振荡都是由西向东传播的；而在１９９４年则除准一周振荡外未出现准二周振荡。在普里兹湾地区平流层中下部臭氧和等压面高度、温度准一周和准二周振荡的位相差很小，振荡是同时发生的。准一周和准二周振荡都可以由上而下或由下而上地穿越对流层顶，平流层和对流层的中期振荡有着密切的关系。准二周振荡是大气中普遍存在的一种天气尺度的中期振荡，在不同地区可以对应不同的天气实体。在南极地区，大气臭氧总量的准二周振荡可能是极涡本身固有振荡的反映，而周期较短的准一周振荡则可能是外来扰动强迫振荡的反映。

南极上空“臭氧洞”形成和演变的分析研究

近十年来,南极地区上空“臭氧洞”的出现、演变趋势及其可能产生的生物学效应和气候效应引起世人的普遍关注和担忧。目前在南极“臭氧洞”形成理论方面,人类活动影响学说占有统治地位,但两年前魏鼎文提出的“电化学-动力学”理论颇受重视②。本文根据作者在日本南极昭和站(69°00′S,39°35′E)工作期间,收集和观测到的南极臭氧数据,极地涡旋以及有关的太阳射电活动等方面的资料,作了仔细的统计相关分析。结果为魏鼎文提出的理论提供了新的直接证据,进一步指出了由太阳活动所导致的带电粒子流准11年周期变化与南极上空特有的大气环流相结合,是南极“臭氧洞”形成的重要原因,但人类活动(释放化学物质,特别是CFCs)所带来的影响也不容忽视。

春季南极臭氧洞与环境保护

南极臭氧洞，与全球变暖一样，是人们广泛关注的热点问题。在很多媒体上，也经常出现诸如“大气臭氧层耗竭”、“地球生命保护伞臭氧层出现漏洞”、“南极臭氧洞日益加大”等标题。什么是南极臭氧洞呢？它的生成原因是什么？南极臭氧洞警告人们什么？中国和国际社会在保护臭氧层方面做出了哪些努力？

近年来的南极臭氧洞

据ＷＭＯ南极臭氧公报报导，１９９６年的南极臭氧洞无论从出现时间、最大面积、最低臭氧值，还是从持续时间上来说都与前几年相似，基本上未创新的记录。臭氧洞生成的主要原因，与人类活动产生的氟里昂和溴化烃等含氯和溴化合物在合适的平流层低温条件下通过光化学反应破坏臭氧有关。在人造氟里昂和溴化烃当前浓度情况下，臭氧洞的强度和尺度主要由与平流层冰晶云有关的极地涡旋的温度范围和尺度来决定。南极臭氧洞的现象在未来仍将继续存在。

臭氧与臭氧洞

2011年空前的北极臭氧损耗,引发了人们对臭氧和臭氧洞的新关注。本文回顾了南极臭氧洞的由来及变化;讨论了南极臭氧洞产生的原因以及南北极臭氧变化的差异;指出目前只是在南极春季出现了臭氧洞,北极并没有出现过臭氧洞。在当前大气环境被污染的情况下,极地大气臭氧亏损的程度将更多地随大气环流,特别是极地涡旋中的低温状况而发生变化。人类只有一个地球,为保护大气臭氧层,国际社会做出了巨大的努力,中国也有自己的贡献。

南极臭氧洞的发现、研究和启示

回顾了南极臭氧洞的发现过程,评述了南极臭氧洞形成和发展的机制、以及南北极臭氧变化的差异,讨论了南极臭氧洞的发现和研究带来的启示。研究指出,目前只是在南极春季出现了臭氧洞,北极并没有出现过臭氧洞。在当前大气环境被污染的情况下,极地大气臭氧亏损的程度将更多地随大气环流,特别是极地涡旋中的低温状况而发生变化。

关于臭氧洞研究的进展

臭氧洞是指一地区高层大气中臭氧含量比周边其他地区的大为减少的现象。为缓解臭氧洞加深扩大的态势,联合国世界气象组织(WMO)早在1978年对臭氧洞现象所引起的生物与气候效应作了一系列的评估与预测,并多次组织领导开展全球性三度空间的探测,提出一系列对策性建议,诸如培育耐紫外辐射的水稻等作物新品种,停止生产氟利昂等氯氟烃类化合物等等,目的在于摸清臭氧层变化规律,改善人类生存的环境。

他曾让NASA和卫星探测陷入尴尬——记发现南极臭氧洞的英国科学家法曼

如果有人问20世纪最重要的大气探测发现是什么？很多人会提及南极臭氧洞的发现。如果再问20世纪科学界和国际社会最完美的合作有哪些？更多的人会列举出南极臭氧洞的发现、研究和1995年人类保护臭氧层的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的出台。而这一切，都与2013年5月11日不幸去世的英国学者法曼（Joseph Charles Farman，图1）有密切的联系。正是他，仅仅依靠对英国南极站一个点的臭氧观测资料的分析和推断，在1985年和同事一起提出了南极臭氧洞的存在，从而加快了科学家对人类活动破坏大气臭氧层的过程和严重程度的认识，并成功促成国际社会采取了还算及时的应对措施。而在世界科学共同体中，法曼和他的同事，通过对单站资料的严谨分析，不仅揭露了一个重要的大气层观测事实，而且，这样一个事实，是因为各种原因一直被埋没在掌握最多大气层卫星探测资料的NASA的资料库里的事实。这一过程也让人们时常思考：当大气探测已经进入卫星时代的时候，科学家们面对海量数据最需要思考和实践的到底是什么？也许法曼批评管理者在观测和模式模拟研究资源分配不合理的话，应该不时让我们想起：“现在有太多的钱投到气候模拟，而在基本科学观测上投入不足，有太多的变量计算机是不可能给出准确预报的……”

火山活动与南极臭氧洞

地外天体撞击地球和万有引力常数Ｇ的变化而引起的核幔角动量的交换是火山活动的主要因素，而火山活动是产生南极臭氧洞的主要原因，人类向大自然排放氟利昂只能对臭氧洞的扩大起到加剧作用而已。

南极臭氧洞的发现及其启示

臭氧由于它能大量吸收太阳紫外辐射,因而对气候和人类生存环境有着极其重要的作用,臭氧层是地球生态系统的珍贵保护层。

南极平流层气溶胶的作用——臭氧洞和物质循环

1.前言关于平流层气溶胶的研究是以六十年代由Junge等人用气球和飞机进行的平流层气溶胶观测而正式开始的。他们的研究表明,构成平流层气溶胶层的气溶胶,主要是被称作大粒子(Large Particle)的粒子组成的,而且,在这些气溶胶的化学成分中以硫化合物居多。这两点对于考虑平流层气溶胶层的生成机制和维持机制是极为重要的,也是决定今后研究方向的重要依据。不过,观测实例毕竟不是很充分的,留待今后研究的问题还很多。进入七十年代,世界各地建立激光雷达以后,已能探讨气溶胶层的全球变化了。1974年,Fuego火山喷发。

北极臭氧洞

2020年由于北极地区大气环流异常,春季平流层极涡中温度持续偏低,平流层冰晶云面积也创新高,臭氧的化学损耗更大,低值低于220220 DU,故而首次出现了臭氧洞。在目前大气环境被污染的情况下,南极臭氧洞的变化和北极臭氧洞是否出现等,取决于南北两极春季平流层极涡及其低温状态的变化。2020年春季,首个北极臭氧洞出现与春季平流层极涡的持续低温有关,是由大气环流等自然因素引起的,并无环境指示意义。

他曾让NASA和卫星探测陷入尴尬——记发现南极臭氧洞的英国科学家法曼

如果有人问20世纪最重要的大气探测发现是什么，很多人会提及南极臭氧洞的发现。如果再问20世纪科学界和国际社会最完美的合作有哪些，更多的人会列举出南极臭氧洞的发现、研究和1995年人类保护臭氧层的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的出台。而这一切，都与2013年5月不幸去世的英国著名科学家约瑟夫·查尔斯·法曼（JosephCharlesFarman）有密切的联系。