2011年3月北极臭氧洞形成的原因探讨

                                杨学祥，杨冬红

人民日报北京3月30日电(记者 刘毅)中国气象局国家卫星气象中心监测数据显示，风云三号卫星臭氧总量探测仪在北极上空监测到一个“明显的臭氧低值区”，在该低值区内臭氧总量是正常情况下平均值的一半左右，部分地区的臭氧总量接近臭氧洞的上限标准。国家卫星气象中心风云三号气象卫星地面应用系统总设计师杨忠东表示，目前，这个明显的臭氧低值区还没有形成南极上空那样规模的臭氧洞。杨忠东说，近些年国内外的观测数据显示，近期北极上空的臭氧含量是最低的。目前专家正在搜集过去20—30年间更早的历史数据，同时正在继续监测北极上空的臭氧含量低值进一步的变化情况。初步判断，近期北极上空的臭氧含量已经创造了最低纪录。有一种观点认为，导致北极臭氧洞形成的主要原因是今年春季极寒冷的极涡内生成了极地平流层云，在太阳紫外线的作用下释放出破坏臭氧的卤素原子【1】。

新浪环球地理讯 北京时间3月25日消息，据美国国家地理网站报道，最新研究显示，这个冬天的罕见低温天气产生的“美丽”云团，剥去了北极大气层里具有保护作用的大部分臭氧层，可能北极第一个臭氧洞已经形成。据专家说，臭氧浓度较低的地区可能向南最远已经延伸到纽约上空，他们发出警告说，皮肤癌风险或将提升。这项研究的负责人、德国不来梅港阿尔弗雷德极地和海洋研究所物理学家马库斯·雷克斯表示，北极高空持续结冰的天气，可能已经使臭氧浓度比标准浓度降低了近一半，而且这种趋势还会继续下去【2】。

2011年北半球寒冷的极涡和高空结冰天气成为北极臭氧洞成因的首选，因为它们可以把氟利昂带进北极高空，破坏北极的臭氧。

主流科学一直把氯氟烃当做臭氧洞形成的唯一原因，这种惯性思维并不能解释为什么在2010年氟利昂已经停止消耗臭氧的情况下，2011年出现北极臭氧洞。早在1999年我就指出，火山喷发可以破坏臭氧，并为历史证据所证实【3-5】。

我在3月27日指出，2011年北极臭氧减少的背景是：太阳活动由2009年的谷值向2013年的峰值过渡，太阳高能粒子活动逐渐增强；2011年1-3月北半球受到低温暴雪的袭击，低温和北极涛动强烈；2010年3月爆发的冰岛火山喷发，巨量的火山灰不仅降低了气温，而且破坏了臭氧。根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因【3】。

3月30日我又补充了另一个重要背景：3月11日日本9级地震和12日日本核泄漏。这些条件都可能成为北极臭氧洞的成因。

春季极寒冷的北极极涡并非仅在今年发生。2010年1月，中国工程院院士丁一汇说，本世纪以来极端冷事件在我国发生过三次。首先是2004年至2005年冬季的两次寒潮致使东部地区偏冷，其次是2008年历史罕见低温雨雪冰冻灾害，而后是今冬华北地区的低温寒潮暴雪事件。但是这些冷事件，是全球变暖总趋势中的一次极端冷事件。

他说：“今冬（2009-2010年）我国严寒气候与赤道太平洋发生的一次厄尔尼诺事件有关，但这次厄尔尼诺实际上是假厄尔尼诺。”由于厄尔尼诺属异常气候事件，因而今冬气候是“异常”中的“异常”事件。 “入冬以来北半球接连出现几次寒流可能与多个因素演变的气候背景有关。”丁一汇说，火山最近二三十年爆发频繁，火山活动活跃，气温会下降。此外，目前太阳活动周期处于最低点，太阳黑子不活跃，冷的风险增加，再加上北大西洋涛动负位相和赤道中东太平洋增温不明显等，这些都构成了寒冷事件多发的气候背景。丁一汇表示，全球气候变暖，不仅使全球平均温度升高，而且使得高温、干旱、寒潮、暴雪、暴雨等极端天气发生的概率增加。相应之，突发性的极端冷事件出现的随机性增大，产生的风险自然也会增加。原来可能百年不遇的极端低温可能在几十年内就会发生【5，6】。

如果2011年北半球寒冷的极涡和高空结冰天气成为北极臭氧洞成因的主因，那么，第一次2004年至2005年冬季的两次寒潮致使东部地区偏冷，第二次2008年历史罕见低温雨雪冰冻灾害，第三次2009-2010年冬季华北地区的低温寒潮暴雪事件（也伴有低温暴雪袭击北半球），第四次2010-2011年冬季北半球罕见低温冻害，四次北半球异常变冷都应该在北极臭氧浓度变化上有准确的反映。目前专家正在搜集过去20—30年间更早的历史数据，这项工作就非常重要。

如果上述四次北半球低温与北极臭氧浓度没有明显对应关系，那么，2010年冰岛火山爆发喷出的火山灰和2011年日本地震海啸造成的核泄漏，就成为北极臭氧洞成因的首选。

参考文献

1.       刘毅。风云三号卫星在北极上空监测到臭氧低值区。2011年03月31日03:10  人民网-人民日报。http://news.sina.com.cn/c/2011-03-31/031022211362.shtml

2.       孝文。科学家推测北极首个臭氧空洞已经形成(图)。2011年03月25日 10:29  新浪环球地理。http://tech.sina.com.cn/geo/space/news/2011-03-25/1029707.shtml

3.       杨学祥，杨冬红。北极首个臭氧空洞和冰岛火山喷发的关系。2011-3-27 07:34科学网。http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=426719

4.       杨学祥。北极臭氧洞的形成是否与日本核泄漏有关？2011-3-30 12:47科学网。http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=427962

5.       丁一汇。透视“大雪灾”[EB/OL]。日期：2008-02-24 来源：文汇报。http://wenhui.news365.com.cn/kjwz/200802/t20080224_1768467.htm

6.       杨学祥。自相矛盾的理论：假厄尔尼诺并不是新发现。2010-1-27 14:51科学网。http://bbs.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=290635