40年前南极“空洞”的发现拯救了地球
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2025-06-09 15:20:48
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研究人员绘制的2024年9月28日的南极洲上空臭氧层。图片来源:NASA官网

1982年1月22日,身着户外服的尚克林在使用多布森臭氧分光光度计。图片来源:英国南极调查局官网

【今日视点】

◎记者 张佳欣

40年前,3位英国科学家报告称,南极洲上空正发生着一些出乎意料的事情。彼时,他们未曾料到,自己竟意外成就了20世纪最伟大的地球物理发现之一,翻开了一页意义非凡的科学篇章。

1985年5月16日,该团队在《自然》杂志上发表论文,明确指出南极洲上空的大气臭氧层存在一个空洞。这一发现促使国际社会迅速采取行动,催生了人类历史上首个应对环境问题的全球性条约——《蒙特利尔议定书》。至今,它仍是唯一一份获得全球所有国家批准的联合国条约,可谓拯救了地球。

日前,英国南极科学研究所临时科学主任多米尼克·霍奇森将这一发现誉为“20世纪最重要的环境发现之一”,强调其彰显了“坚实的科学、清晰的沟通和国际合作”在应对全球威胁方面的强大力量。

分析十年数据发现异常

作出这一发现的3位科学家是英国南极调查局的乔·法曼、布莱恩·加德纳和乔纳森·尚克林。多年来,他们一直默默收集并分析多布森臭氧分光光度计采集的数据。

起初,他们只是想更好地了解南极洲上空的大气状况。然而,1981年,他们的数据开始呈现出一些无法解释的奇怪趋势。

尚克林分析了10年的数据后发现,南极洲上空的臭氧含量随季节波动:臭氧空洞通常在南极春季(北半球8月至10月)达到最大,随后逐渐缩小,在夏季开始时(北半球12月)消失。

自20世纪70年代起,科学家们一直担心氟氯烃(一种用于气溶胶喷雾剂和制冷的人造气体)可能会破坏臭氧层。当时的主流理论认为,破坏主要发生在热带地区上空40千米以上的高空。在那里,强烈的紫外线辐射会分解氟氯烃分子,催化破坏臭氧。

然而,1985年,尚克林等人的研究几乎得出了相反的结论:臭氧消耗发生在南极洲,且速度惊人。

3名科学家认为,南极洲极端寒冷的大气条件和极地平流层云的形成,为氟氯烃中的氯化合物提供了高度反应性的环境。当早春阳光重返该地区时,这些具有反应性的氯分子迅速分解臭氧,导致臭氧层急剧变薄,即人们现在所说的臭氧层空洞。

1986年,美国科学家发表的一篇论文证实了这种复杂的化学反应,确认氟氯烃是南极洲臭氧层破坏的直接原因。

催生全球首个环境条约

1987年,即臭氧空洞发现论文发表仅两年后,197个国家和欧盟签署了《蒙特利尔议定书》。该议定书要求逐步淘汰氟氯烃,并采取预防措施,禁止发明会破坏臭氧层的化学物质。

英国南极调查局官网称,德勤公司在2015年进行的一项分析表明,若非3名科学家及时发现臭氧层空洞问题,《蒙特利尔议定书》的出台可能会推迟长达10年,这将极大加剧臭氧层耗损所带来的影响。

该议定书通过阻止有害紫外线辐射到达地球表面,挽救了成千上万人的生命。联合国环境规划署估算,倘若没有该议定书,到2030年,全球皮肤癌病例将会增加14%。

《蒙特利尔议定书》还对缓解气候变化发挥了重要作用。英国研究与创新署资助的研究发现,若继续使用氯氟烃,到本世纪末,全球气温可能会额外上升2.5℃,这一影响将给世界各地的生态系统和人类社会带来毁灭性后果。

《蒙特利尔议定书》也在与时俱进,根据新的科学证据持续作出调整。2016年,氢氟碳化物(一种强效温室气体,曾作为氯氟烃的替代品)被列入受控物质清单,各方因此达成协议,将在30年内逐步减少其使用量。

这一议定书至今仍是全球国际合作应对环境危机的一个里程碑。它表明,凭借明确的科学依据、协调一致的政策和国际承诺,人类能够实现有意义的变革。在当今人类面临气候挑战之际,这一经验依然至关重要。

臭氧层空洞何时恢复

臭氧层是地球生命的隐形保护伞。长期以来,人们对臭氧层空洞何时恢复有多种看法。

而据IFLScience最新报道称,氯氟烃在大气中的存续时间超过50年,因此,即便不再有新的排放,臭氧层空洞也可能要到2070年之后才能完全恢复。

好消息是,世界经济论坛官网称,近几十年来,臭氧空洞的缩小一直保持着积极趋势。

美国国家航空航天局臭氧研究团队负责人、戈达德太空飞行中心地球科学首席科学家保罗·纽曼说:“2024年南极洲的臭氧空洞比21世纪初的空洞要小。过去20年我们看到的逐步改善表明,国际社会为遏制破坏臭氧层的化学物质所做的努力正在奏效。”

不过,气候变化本身也可能使恢复过程复杂化,因为大气温度和环流模式的变化可能会影响臭氧的形成和消耗。

来源:科技日报

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