南极上空的大气层_《世界未解之谜》全集

2014/3/11 佚名点击： 90 来源：网络

构。最接近地表的是“对流层”，其次为“平流层”、“中气层”和“热气层”。热气层是大气的最外圈，大气越向外越稀薄，并没有一条明显的界线。由于大气是受地球重力吸引而环绕在地球四周，因此距离地表越近，空气密度越高，大约90％的空气都聚集在离地表30公里的范围内；到了距离100公里处，大气密度已不及海平面的百万分之一，故若与地球半径约6370公里相比，大气的确只有薄薄一层而已。其位置大约在离地10—15公里处，但大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约20—30公里的上平流层中称为“臭氧层”。名虽为一层，但实际上臭氧分布并不均匀，而且大气中臭氧的含量非常的少，尚不到1ppm.这极薄的一层臭氧，对地球上的生命非常重要，因为臭氧能吸收阳光中的紫色线，将这些波长很短，而且有致命危险的辐射，转换成热能，只有极少量能到达地表。紫色线会破坏包括DNA在内的生物分子，增加罹患皮肤癌及白内障的机率，而且和许多免疫系统疾病有关。此外，紫外线对于农作物，甚至海洋生态系都会造成负面引响。然而这层重要的臭氧已经受到严重破坏，而且情形一年比一年恶化。大气污染不断吞噬臭氧，使紫外线外露，狰狞的白光似要摧毁人类脆弱的生命●南极上空的臭氧洞1985年，英国南极观测站的科学加法曼（JosephG.Farman）等人发现，从1977—1984年，南极郝利湾（HalleyBay）上空，春季时的大气臭氧含量大约减少了4％以上，其他研究团体也迅速证实了这项发现，并指出臭氧量急剧减少的这块区域，其面积甚至大于南极大陆，高度则是介于12—24公里之间的平流层，这就是所谓的“臭氧洞”（ozonehole）。

臭氧洞其实并不是真正有个“洞”，而只是表示臭氧含量非常稀少的地区。1895年以前，南极臭氧洞的大小和深度，约以2年为消长时间，但从1989—1991年却连续3年观测到大规模的臭氧洞，根据日本气象厅发布的资料显示，从1982—1991年10年间，南极臭氧洞的面积扩大了10倍，深度增加了32倍，被破坏的臭氧则估计为过去的4.3倍，而且自1990年之后南极上空臭氧洞的形成时间也开始提早。1992年南极臭氧洞最大时的范围曾一度超过2300万平方公里，约为南极大陆面积的1.5倍，根据NASA和“世界气象组织”（WMO）的调查，已经确定1993年南极臭氧层的破洞不但遍及南极大陆，而且将扩及南美洲部分地区。1895年10月臭氧量到了1979年的三分之二，而1987年则降为二分之一臭氧地区性的消失率，到达每天约为全球臭氧移动率的1％，而到10月中旬更高达32％。

●CFCs和臭氧的破坏人类一直到1970年代初期才开始警觉有许多人为因素会破坏大气中的臭氧，直到1974年6月两位加州大学的化学家刊登于《自然》杂志的一篇文章，才真正使臭氧问题国际化。大部分平流层中臭氧的减少，或是臭氧洞的形成主要原因是CFCs（氟氯碳化物）释放至大气，所导致的化学变化。对流层的最上部是“对流层顶”（Tropopause），对流层顶的高度各地并不相同，会因季节和纬度而异，以在赤道附近最高，约达18公里；在高纬度的两极，则只有8公里，而夏季比冬季时略高。副热带地区会产生不连续的现象，形成“对流层顶缺口”。在这个缺口处，上下层空气混合非常强烈，CFCs等物质便因而进入平流层。CFCs在工业上应用广泛，而且非常安定，生命期长达40－150年，因此会在大气中不断累积，最后将上升至平流层，在平流层因受到紫外线照射而分解产生氯原子，活泼的氯原子会与臭氧反应，使臭氧分解消失，平流层所能接纳的氯相当有限，即使大幅降低CFCs的使用量大气也需要一段相当长的时间，才能减缓臭氧的分解。在CFCs未受管制之前，全世界每年都要排放大约100万吨以上的CFCs，而这些管制前就被排放到大气中，总重量约在2000万吨的CFCs，目前大部分仍留在对流层中。CFCs所以会对臭氧层造成如此严重的破坏，主要关键就在其中所含的C1，科学家估计由CFCs所释出的一个氯原子，只要数个月的时间就能使大约10万个臭氧分子消失。由于世界主要工业国家多位于北半球，因此北半球大气中CFCs的平均浓度较南半球高，然而，为什么至今最大的臭氧洞是出现在南极而不是在其他地方？显然南极特殊的地理环境和气候状况，与臭氧洞的形成有密切的关系。每年6月极地冬季来临，极地涡旋与PSCs开始形成。7至8月极地冬季气温降至最低点，PSCs进行脱氮作用，ClONO2（g）＋HCl（s）Cl2（g）＋HONO2（s）。9月极地春季开始，阳光重新降临，臭氧开始被大量分解。10月极地上空臭氧浓度达到最低ClO＋ClO（ClO）22Cl＋O2Cl＋O3ClO＋O2.11月极地涡旋消解来自中纬度地区饱含臭氧的空气进入极地上空。

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