平流層中發生的事情留在平流層?臭氧空洞如何影響天氣和氣候?哥白尼大氣監測服務(CAMS) 團隊本月稍早透露,2021 年的臭氧空洞是有史以來最大的臭氧空洞之一,事實上「自1979 年以來該季節該階段臭氧空洞的75% 以上」。
最近它甚至比南極洲本身還要大。但除了冰凍大陸上空紫外線輻射的倍增之外,臭氧空洞對你和我有何影響?它是否加劇了氣候變遷和全球暖化,或者只是企鵝被過度曬黑和世界底部藻類繁盛的問題?
為了更了解臭氧空洞對地球氣候系統的影響,歐洲新聞到達文森-亨利·佩奇, 主任ECMWF哥白尼大氣監測服務。
去年,一個研究發表在《自然》雜誌上研究發現,臭氧層可能恢復(該研究將其歸因於《蒙特利爾議定書》中的氟氯化碳禁令)與南半球大氣環流趨勢的「暫停」之間存在明顯的相關性。
從 1990 年代起,科學家觀察到南半球天氣模式發生了一些變化,這些變化歸因於臭氧層消耗。其中包括減少澳洲的降水量或將南美洲的熱帶雨帶擴大到烏拉圭或阿根廷北部,在以前過於乾旱的土地上開闢新的農業領域。
《自然》雜誌的研究於 2020 年 1 月更新,就在臭氧空洞達到有史以來的最小尺寸之後,人們對它未來的演變感到樂觀。
宣布勝利太早了?
然後到了 2020 年季節,科學家們觀察到了有史以來持續時間最長的臭氧空洞,一直持續到 12 月底,最大面積接近 2500 萬平方米。
今年,臭氧層再次表現出意想不到的表現,九月臭氧層突然增長。
同時,在地球的另一端,2020年3月出現令人驚訝的北極臭氧空洞,就在 COVID-19 封鎖期間。
談到 2020 年《自然》雜誌的研究,Vincent-Henri Peuch 認為我們宣布勝利可能為時過早。 「文件稱,《蒙特婁議定書》不僅允許使臭氧空洞消失,還可以阻止極地渦旋向南極進一步推進。它於 2020 年發布,當時臭氧空洞特別小。我認為這有點大膽,因為我們已經看到一年與一年之間存在著非常強烈的變化」。
那麼這一切都是白費的嗎?
這是否意味著禁止消耗臭氧層氣體的《蒙特婁議定書》效率低? CAMS 主任表示,不是在減少 CFC 氣體方面。 「我們走在正確的道路上。自《蒙特利爾議定書》以來,氯和溴的水平已開始下降,但就臭氧層而言,我們尚未有適當恢復的跡象」。
「如果我們繼續避免氟氯化碳排放,我們將恢復正常,但速度會比預期慢,這可能是由於氣候變化,」皮奇告訴歐洲新聞。 「我們預計臭氧空洞將在 2060 年或 2070 年關閉,因此兩三年的時間尺度並不能提供足夠的視角」。
臭氧空洞對天氣和氣候有何影響?
它是廣泛接受臭氧空洞將極地渦旋推向更南的地方,將其擠壓在極地周圍,隨著渦旋變小,其風也變得更強。
這對南半球環流產生了影響。其中一些已被科學家很好地理解,但文森特-亨利·皮奇警告不要迅速得出結論:「一切都與流體有關,因此一切都是相互聯繫的。這些行星運動並不是獨立的,但它們如何精確地相互作用?
「發現非常直接的因果機制是很複雜的,」皮奇說。天氣如何影響模式,各處的降水量可能會改變」。
對皮奇來說,雖然今天氣候科學家了解了臭氧空洞和天氣模式之間的一些相關性,但平流層和對流層之間的相互作用還不是很清楚。 “氣候模型仍然很難重現平流層發生的情況,我們的觀測數據遠少於對流層。”
他說:「我們還有很多工作要做,才能正確理解平流層發生的情況與我們這一層對天氣事件、降雨、風暴等的影響之間的聯繫。」將平流層的異常現象與天氣趨勢聯繫起來,這將極大地提高我們的季節性預報能力,就我們而言氣候變遷服務但據我所知,還沒有這樣的模型。佩奇認為,科學必須對其建立直接聯繫的能力保持謙虛。
臭氧空洞實際上具有很小的冷卻效應,因為它將溫室氣體排放到太空中。
紫外線輻射有對南極生態系的一些影響,尚未完全了解,有利於有機物的分解,增加溫室氣體的釋放並使海洋變暖。紫外線輻射沒有直接的暖化效應。
它對皮膚癌、眼睛或免疫系統疾病的發生率是眾所周知的。
那麼氣候變遷對臭氧層空洞有什麼影響呢?
全球暖化使對流層變暖,但往往會使平流層變冷,進而增強極地渦旋的臭氧消耗能力。
春季(8 月至 9 月)臭氧消耗主要影響南半球,因為南極更常滿足所需的條件:極冷(-80°C)、極地平流層雲和 CFC 氣體,形成臭氧層空洞。
根據一些研究2020 年 3 月令人眼花撩亂的北極臭氧空洞可能是由北太平洋創紀錄的高溫造成的。
2019年微小的臭氧空洞被觸發罕見的平流層突然暖化事件。
因此,氣候變遷很可能會使這些情況更加頻繁。 “我們預計氣候變遷會延遲臭氧層的恢復”,皮奇回憶道,考慮到前幾個季節的變化,我們還不能斷言臭氧層恢復的明確趨勢。