极光、太阳活动、汤加火山喷发：谁是臭氧空洞又扩大的元凶？

                                                          杨学祥，杨冬红

       关键提示

       自从《蒙特利尔议定书》颁布之后，世界各国都在加强对氯氟烷烃等物质减排，并且甚至废除了这些物质，所以，我们看到了臭氧层的恢复在出现。

       而且在2021年，根据哥白尼大气监测局 (CAMS) 的监测情况来看，我们臭氧空洞终于没有了，彻底关闭了，这也意味着臭氧层的状态已经达到最佳状态，还宣布了这个消息。

       在2021年的整体臭氧空洞出现的平均值之下，它也是比20世纪90年代末和21世纪头一个十年里记录的臭氧层空洞“小得多”。所以，人类对臭氧层的保护的确取得了明显的成果。

       但是，在2022年，竟然又出现一次意外的扩大，竟然臭氧层出现宽度接近250英里（约合400公里）的空洞，这还是比较少见的。难道是臭氧层破坏物质又扩大排放大了？其实并不是。

       为什么臭氧层出现约400公里空洞？

       其实，针对臭氧层的空洞来说，就算是大家一次强烈排放，也不可能出现突发性的强烈扩大。所以，这必然不是直接性的原因，那是什么原因呢？

       最初很多人说是因为地球出现了极光带来的，但是，新的科学解释给出了一个新的说法，这是“太阳变化带来的”。

       大家都知道，我们太阳正处于第25个周期活动之中，并且2022年还是在往极大值时期发展。越是往极大值时期发展，那么太阳的活动频率，强度都会有所提升。这不，在2022年太阳还爆发了强烈的X级别耀斑了。

       这是太阳耀斑级别——A、B、C、M、X五个级别之中最高的级别。这足以体现太阳的活动频率是大大地提升。

       而在强烈的活动状态之下，太阳的确可能带来对地球的一定影响，这次按照研究来看，也就是因为太阳的活动，对臭氧层带来了“消耗”。

       在太阳活动之下，太阳耀斑和日冕物质抛射所释放的等离子体中的带电粒子也在不断侵蚀着臭氧层，最初人类对这些带电粒子的研究影响是非常少。

      但是这一次的发现，也是引发了大家的关注，因为之前没有人预料到在太阳活动强烈之后，产生的“孤立质子极光”会有这么强的影响，这次研究才知道，原来对臭氧的消耗如此严重。

       所以，太阳的强烈活动，也会对臭氧层带来影响。

       这也说明了一个问题，那就是未来随着太阳活跃度的提升，也就是预计在2025年左右——之前，南极臭氧层遭受更大的空洞可能会更加明显。

https://www.toutiao.com/article/7158787965160866345/

       最初很多人说是因为地球出现了极光带来的，但是，新的科学解释给出了一个新的说法，这是“太阳变化带来的”。第三个原因是2022年1月汤加火山喷发。

       新的科学解释给出了一个新的说法，这是“太阳变化带来的”。

       欧洲空间局的最新的监测结果显示，今年9月16日，南极臭氧层空洞面积达到了2600万平方千米，面积相当于三个巴西的大小，已经接近历史最大纪录。

       急剧增大的臭氧层空洞，其实是被去年爆发的汤加火山给“轰”出来的。汤加火山向平流层中注入了大量的卤素化合物，导致了臭氧的持续快速消耗。

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1425072

      据科学家估计，汤加火山喷发对臭氧层的严重影响，可能会持续4到5年。

      臭氧层空洞的再次扩大，或许是在提醒我们，人类只是影响地球操作系统的条件之一，我们虽然相比别的生物有前所未有的能力，但并不能超越大自然本身的变化。

https://www.sohu.com/a/740077521_614277

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1425072.html

https://haokan.baidu.com/v?vid=3248223461674165248

      外媒：“孤立质子极光”在地球臭氧层轰出巨洞

2022年12月07日 16:55:08 来自北京市

参考消息网12月7日报道 据美国太空网站近日报道，极光在夜空上演壮观的灯光秀，但它们也为臭氧层逐渐遭到蚕食的现状给出了另一个解释。

报道说，臭氧层的大部分损耗都应归咎于人类，不过科研人员在观察了一种被称为“孤立质子极光”的极光后发现，臭氧损耗的一个原因来自太空：太阳耀斑和日冕物质抛射所释放的等离子体中的带电粒子也在不断侵蚀着臭氧层。在此之前，人们对这些带电粒子产生的影响知之甚少。

现在，一个国际科研团队发现，孤立质子极光带来的影响导致臭氧层出现宽度接近250英里（约合400公里）的空洞，洞口位于极光的正下方。大部分臭氧会在大约一个半小时内消失。研究人员在报告中解释说，他们之前没有料到在出现这一现象后会损耗如此之多的臭氧。

孤立质子极光也许不像北极光和南极光那样绚烂，但它们仍是人类肉眼可见的。太阳释放出的一波等离子体会带来高能离子和电子。这样的粒子最终落入地球范艾伦辐射带的内带与外带。范艾伦辐射带能够阻止这些粒子直接轰击地球，防止地球变成像火星那样的荒芜之地。

进入范艾伦辐射带内带的粒子在潜入磁力线时会扰乱地球的大气层。粒子与大气相互作用的过程中所释放的氮氧化物和氢氧化物会损耗臭氧。不过，受影响的只有中间层的臭氧层；位于中间层下方、更为关键的平流层则不受影响。然而，孤立质子极光以其他方式影响着地球。

研究人员在描述相关发现的研究报告中写道：“地球辐射带的（电子沉降物）在中间层臭氧损失过程中发挥了重要作用，把空间天气与气候系统联系起来。”

虽然中间层臭氧遭到的破坏相对于平流层臭氧的空洞（通常由人类活动造成）而言，的确可以更快得到自我修复，但是孤立质子极光仍然影响着大气层的变化。太空天气的变化会导致卫星和电力基础设施发生故障，此外带电粒子也对宇航员构成危害。

这一发现将有助于科学家预测可能影响地球大气层的太空天气波动。

相关研究报告10月11日发表在《科学报告》杂志上。

https://tech.ifeng.com/c/8LYNHA41j8V

“人美心善”的极光！科学家发现北极光可消耗臭氧VOCs行动派 发布时间：2021-08-23 16:30:30

   从地球的极地地区经常可以看到神奇的绿光，但这会导致中间层臭氧层消耗。这种消耗可能对全球气候变化具有重要意义，因此了解这一现象很重要。

  现在，由日本名古屋大学的 Yoshizumi Miyoshi 教授领导的一组科学家对这一现象进行了观察、分析并提供了更深入的见解。研究结果发表在《自然科学报告》上。

  在地球的磁层——地球周围的磁场区域——来自太阳的电子仍然被困住。电子和等离子体波之间的相互作用会导致被捕获的电子逃逸并进入地球的高层大气（热层）。这种称为电子沉淀的现象是产生极光的原因。但是，最近的研究表明，这也是造成中间层（低于热层）局部臭氧层消耗的原因，并可能对我们的气候产生一定影响。

  更重要的是，中间层的这种臭氧消耗可能特别发生在极光期间。虽然科学家们研究了与极光有关的电子降水，但没有人能够充分阐明它是如何导致中间层臭氧消耗的。

  三好教授及其团队在 2017 年斯堪的纳维亚半岛上空的中度地磁风暴期间借此机会改变了这一说法。他们将观测目标对准了“脉动极光”（PsA），一种微弱的极光。他们的观测是通过与欧洲非相干散射 (EISCAT) 雷达（发生 PsA 的 60 至 120 公里的高度）、日本航天器 Arase 和全天相机网络的协调实验成为可能的。

  Arase数据表明，地球磁层中被俘获的电子具有很宽的能量范围。它还表明在该空间区域存在合唱波，一种电磁等离子体波。计算机模拟结果显示，Arase 观测到等离子波导致这些电子在很宽的能量范围内沉淀，这与地球热层中的 EISCAT 观测结果一致。

  EISCAT 数据的分析表明，从几 keV（千电子伏）到 MeV（兆电子伏）的宽能量范围的电子会沉淀以引起 PsA。这些电子携带的能量足以穿透我们的大气层低于 100 公里，高达约 60 公里的高度，即中间层臭氧所在的位置。事实上，使用 EISCAT 数据的计算机模拟表明，这些电子在撞击中间层时会立即消耗中间层的局部臭氧（超过 10%）。

  Miyoshi 教授解释说，PsA 几乎每天都会发生，分布在大片区域，并持续数小时。因此，这些事件造成的臭氧消耗可能很严重。

  谈到这些发现的更大意义，三好教授继续说道：这只是一个案例研究。需要进一步的统计研究来确认由于电子沉淀在中层大气中发生了多少臭氧破坏。毕竟，这种现象对气候的影响可能会影响现代生活。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_494592.html来源：贤集网https://www.xianjichina.com/special/detail_494592.html

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      与汤加火山喷发有关

       臭氧空洞又扩大了！南极上空出现有史以来最大臭氧空洞

       2023-10-08 12:00:03　来源: Science科学 广东  

       根据卫星数据，南极洲上的臭氧空洞现在是有记录以来最大的之一，面积达到巴西的三倍。

       更糟糕的是，它可能会比9月16日测得的1030万平方英里（2600万平方公里）还要大，因为臭氧的消耗通常要到10月中旬才会达到峰值。

       科学家们不确定为什么今年的臭氧空洞如此之大，但一些研究人员推测这可能与2022年1月的汤加海底火山喷发有关。它的爆发相当于美国有史以来威力最大的核试验和一个世纪以来最大的自然爆炸。

       臭氧空洞的大小经常波动。每年8月，南极洲进入春季，空洞开始扩大，并在10月左右达到峰值，然后稍微收缩，最终关闭。这是因为南极洲进入夏季，平流层温度开始升高。随着这种情况发生，消耗臭氧和形成臭氧空洞的机制减慢并最终停止，阻止空洞的进一步扩大。

       过去三年，由于2019-20年的澳大利亚黑色夏季森林大火释放了大量破坏臭氧的烟雾，臭氧空洞的关闭时间晚于正常时间。今年，它也提前了几周开启，从8月初开始，目前不确定什么时候会确切关闭。

       1985年首次发现了南极洲上的臭氧空洞，在过去的35年里，采取了各种措施试图缩小空洞。专家们相信，1987年引入的《蒙特利尔议定书》有助于空洞的恢复，但今年来自欧洲哥白尼哨兵-5P卫星的测量结果是一个打击。

      哥白尼大气监测服务（CAMS）的高级科学家安特耶·伊内斯（Antje Inness）表示：“我们的臭氧监测和预测服务显示，2023年的臭氧空洞提前开始，并从8月中旬以来迅速扩大。“它在9月16日达到了2600万平方公里以上的面积，成为有记录以来最大的臭氧空洞之一。”

      她解释说，汤加海底火山的喷发可能是造成这一现象的原因。伊内斯博士说：“2022年1月洪加通加火山的喷发向平流层注入了大量水蒸气，这些水蒸气在2022年臭氧空洞结束后才到达南极地区。“水蒸气可能导致极地平流层云的形成增加，氯氟烃（CFC）可以在其中发生反应并加速臭氧消耗。“水蒸气的存在还可能有助于南极平流层的冷却，进一步增强这些极地平流层云的形成，并导致更强大的极地涡旋。”

      尽管存在这个理论，科学家们警告说，火山喷发对空洞的确切影响仍在进行研究。然而，这方面已经有了先例。1991年，菲律宾的品那图博火山喷发释放了大量二氧化硫，后来发现它加剧了臭氧层的消耗。

https://www.163.com/dy/article/IGG5K97C0512J09N.html

  2022-2023年南极臭氧洞突然急剧扩大，验证了我们提出的理论。

1999年，杨学祥认为，人类使用氟利昂是南极臭氧空洞形成的主要原因，这一观点依据不足。他说，事实上，北半球的大陆面积和人口占全球的大部分，人为产生的氟利昂也集中在北半球。如果是氟利昂的原因，则臭氧空洞应该出现在北极而非南极才能解释得通。

他在论文中指出，有三个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。其中，太阳风是地球臭氧空洞的“元凶”。    

杨教授说，由于受地磁层的保护，太阳高能粒子中每年仅有一小部分穿越地球磁层，并沿着磁力线集中到南北两极。由于高能粒子中以氢元素为主，到达两极后容易和臭氧结合成水，所以它首先破坏的是两极的臭氧。

https://www.kepuchina.cn/more/202104/t20210402_2980297.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332936.html

     我们在2018年11月17日指出，足够规模的火山喷发和地震活动也会产生相应的球面大气对流，影响大气对流的正常结构，形成相应的灾害链。汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，但是，由太阳能量形成的大气对流，火山灰一般在低纬度升起，在两极落下，与半球面对流模型完全一致。

  这是南极洲红光形成的原因，可导致9月末南极臭氧洞异常扩大（已被证实）。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1352591.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146733.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1293992.html 

南极洲红光是南极臭氧洞异常扩大的前兆。

汤加火山在2022年1月15日喷发，会增强2022年3月春分时北极臭氧低值区的“臭氧洞漏能效应”，是今年异常高温的重要原因。

重要结论 

全球变暖对人类的威胁，不仅在于冰川融化造成的海平面上升，而且在于地表巨量的物质转移所产生的地壳均衡运动使特大地震在美洲和亚洲集中发生。气象灾害和地质灾害相互影响，构成气象-地质超级灾害链。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-972518.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-984342.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1206041.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1207767.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1208310.html  

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1208595.html

最新结论

2022年1月15日汤加火山喷发出千年积累的地下热能，形成异常的大气振荡；

2022年6月太阳耀斑猛烈喷发，增强地磁层漏能效应和臭氧洞漏能效应；

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1343978.html

根据球面点喷数学模型，汤加的球面对称点为西非的加纳，是能量的集中地，也是高温集中在欧洲的原因。南极红光就是证据；

汤加火山灰增大了两极臭氧洞或低值区，形成臭氧洞漏能效应，使两极异常增温；北半球异常增温已成为事实，关注2022年9月末南极臭氧洞异常扩大造成的南极增温以及增大厄尔尼诺形成的可能性。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1146733.html 

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1148356.html 

2023-2025年可能为太阳黑子峰值，导致太阳能量释放增加；2023-2025年也是月亮赤纬角最大值，导致地球潮汐最大形变，增强地震火山活动和地球内能释放。

6次8.5级以上特大地震和千年一遇汤加火山喷发敲响地球内能释放的警钟。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-24736.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-791640.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-913395.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1100479.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1336514.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1352591.html

参考文献 (References)

杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学,  长春：吉林大学出版社,1998。85-89

杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（ScientificAmerican 中文版）, 1999, （5）：58~59

杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（9）：1170~1171

杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307

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Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci. Res. NEAsia, 1999, 2 (2): 121~133

杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303

杨学祥. 臭氧洞漏能效应及其形成原因. 见: 中国地球物理学会年刊1999, 合肥：安徽技术出版社, 1999, 191

杨学祥, 陈殿友. 地球流体运移动力与自然灾害. 同上, 326

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杨学祥. 大气圈差异旋转及其对臭氧层的影响. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（2）：199~201

杨学祥. 大气氯粒子层的形成原因. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（3）：370~371

杨学祥. 太阳活动驱动气候变化的证据. 中国学术期刊文摘, 2000, 6（5）：615~617

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331774.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1425020.html