北极臭氧消耗达到创纪录水平

臭氧层是保护地球上生命免受紫外线辐射有害影响的屏障。今年春季，北极大部分地区臭氧层消耗达到了前所未有的水平。造成这一现象的原因是大气中持续存在消耗臭氧物质，以及平流层（高度在约10公里和约50公里之间的大气层）冬季非常寒冷。

根据WMO全球大气监视网臭氧观测站、NASA和ECMWF运行的哥白尼大气监测服务机构，北极地区上一次观测到的类似强劲的臭氧消耗发生在2011年春，而2020年的臭氧消耗甚至更猛烈。

随着平流层温度的升高，最终导致富含臭氧的空气从低层大气涌入，臭氧空洞于四月关闭。

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如果没有名为《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的成功国际协议，消耗可能更加严重。这导致了氯氟烃（CFC）等物质的逐步减少。但它们会在大气中停留几十年，而且其浓度依然很高，足以严重破坏臭氧。

“北极平流层仍然易受与人类活动相关的臭氧消耗物质的影响，”WMO秘书长佩特里·塔拉斯说。“每一个冬季的臭氧损失程度都取决于其气象条件。2020年的臭氧损失表明：我们要保持警惕并持续观测。”WMO秘书长佩特里·塔拉斯说。

“WMO在北极和南极的全球大气监视网台站为我们提供了低臭氧和强紫外线辐射水平的预警。我们向各国家气象部门致敬，感谢它们在2019冠状病毒病时代的限制下，持续开展重要的大气监测和观测活动。”他说。

极地涡旋

臭氧空洞的形成是由极寒温度（低于-80°C）、阳光、风场和破坏性化学物质驱动的。北极大部分臭氧消耗发生在所谓的极地涡旋内：一个快速吹动的循环风区域，风会在秋季增强，并将涡旋内的气团隔离开来，使其保持非常冷的状态。

今年冬季（2019-2020年），严重的北极臭氧消耗得到了异常的微弱高层大气“波”事件的支持。这些波驱动气团穿过高层大气，从中纬度的低层大气向上移动，扰乱了北极周围的涡旋，并从平流层的其他部分带来了富含臭氧的空气。

此外，北极上空的平流层极地涡旋很强，加上长时间持续的极低温度，促进了大面积极地平流层云团的形成和随着北极上空太阳的出现而消耗臭氧的化学过程。

这些异常的大气条件导致了北极上空的臭氧浓度在三月份达到了创纪录的低点，降至220个多布森单位（通常被认为是“臭氧空洞水平”）以下，最高时降至205个多布森单位。三月份在北极上空观测到的典型最低臭氧值至少为240个多布森单位。

四月份平流层温度的升高导致极地涡旋收缩并分裂成两个更小的独立涡旋，并允许与来自低层大气的富臭氧空气混合。四月平流层的增温停止了臭氧消耗反应、极地平流层云层所需的支持条件，终止了消耗事件。

由于每年的气象条件和温度不同，臭氧消耗的严重程度也有波动。这意味着北极偶尔仍有可能出现大规模的臭氧消耗。

北极平流层通常不像南极平流层那样孤立。北极的平流层温度通常不像南极平流层降得那么低，也不会在很长一段时间内保持低水平。

与典型的南极臭氧空洞范围相比，今年春天北极臭氧空洞的最大延伸范围要小得多。2019年南极洲上空的臭氧空洞是自首次发现臭氧层空洞以来记录史上的最小值。

科学家们正在监测气候变化导致平流层降温的程度，这增加了观测-78℃以下温度的可能性，特别是在北极地区。这是极地平流层云形成的条件。

UV辐射

WMO的全球大气监测网在北极设有观测站，它们正在对臭氧和紫外线（UV）辐射进行高质量测量。

2020年的条件与2011年春季相似，当时北极上空的臭氧损失接近50%。北极臭氧损耗导致2011年春季地表UV辐射增加，科学家们观测到加拿大北极地区的UV指数增加了60%，而欧洲北部的增幅更高。

此外，北极的臭氧损耗影响了臭氧总预算，导致加拿大和欧洲上空夏季UV水平上升。每年，根据春季臭氧水平，不同国家都向公众发表夏季季节性UV展望。

《蒙特利尔议定书》

最近的“WMO和UN环境规划署臭氧损耗科学评估”显示，自2000年以来，平流层部分地区的臭氧层在以每十年1-3%的速度恢复。按照预计的速度，北极和北半球中纬度臭氧预计将在本世纪中叶（~2035年）之前完全恢复，之后，南半球中纬度将在本世纪中叶左右、南极地区将在2060年前完全恢复。

没有“蒙特利尔议定书”，今年的臭氧破坏很可能会更严重。曾经存在于冰箱、喷雾罐和灭火器中的氯氟烃(CFC)和哈龙等消耗臭氧层物质已根据“蒙特利尔议定书”被逐步减少。尽管如此，通过大气测量和分析，能够检测到一些受控物质的重新排放，这强调了持续观测这些成分的重要性。