臭氧洞、太阳风暴和生物灭绝、病毒灭绝的关系  

                                                    杨学祥

          关键提示

         我们在2022-4-23发表的博文中指出，大规模生物灭绝都与火山喷发有关。超级火山喷发可扩大超级臭氧洞，大规模太阳射线和紫外线通过臭氧洞进入地表，所以，超级臭氧洞是全球五次生物大灭绝的真凶（被最新论文证实，见相关博文）。

       近期研究表明，超级太阳风暴可扩大和穿透臭氧洞，杀灭病毒，结束流行疫情。例如，1921年太阳风暴结束1918-1920年西班牙大流感，2023年万圣节太阳风暴结束2022-2023年非典，2010年太阳风暴结束2009-2010年甲型流感。

        相关博文

坏起来了？臭氧层空洞怎么突然变大了？

来源：生态中国网 时间：2023-09-27 19:43:03

本月17日，外媒才公开发布来自8个国家的29位科学家共同形成的地球“综合体检报告”。报告指出，9个“地球边界”中，6个被突破，2个处于临界状态，只有一个在安全范围内，那就是臭氧消耗。

这才不过10天，阿根廷气象局就报告称，当地时间21日和22日该国南部火地岛省上空现最大臭氧层空洞，而且可能是八年来最大的。

怎么短短几天就发生了这么大的反转呢？

事实上，近年来国际社会对于臭氧层的评估一直在逐渐变好。

世界气象组织年初曾指出，如果维持现行保护政策，预计到2040年，除南北极之外的全球其他地区的臭氧层将恢复至1980年之前的水平。

世界气象组织6月29日发布的臭氧和紫外线年度公报也表示，平流层臭氧正在缓慢恢复，在未来几十年内，臭氧有望在大气中的大部分区域实现全面复原。

那么，南极洲上空为何又出现了如此巨大的臭氧层空洞？人类所做的一切是努力努力白努力了吗？我们的预测过分乐观了吗？

八年来最大的臭氧层空洞

时间拨回到1985年，英国南极考察队在南纬60°地区观测发现臭氧层空洞。随后，各国派科学家们陆续前往南极进行调查。调查发现南极上空出现了一个面积达到1640万平方千米的臭氧层空洞，结果令世界震惊。

科学家、学者和大众开始将视野投向臭氧。1979年～ 1990年全球臭氧总量大致下降了3%。南极附近臭氧量减少尤为严重，大约低于全球臭氧平均值30%～ 40%，出现了“南极臭氧洞”。

每年，臭氧层空洞会在8月至12月之间形成，导致紫外线辐射的增加，对健康产生多种有害影响。

近年来，随着各国环保意识的增强和产业的升级，臭氧空洞的面积呈现缩小趋势，2019年，臭氧空洞的面积约为630万平方公里，是自1982年首次测量以来的最小值。

就在人们以为，臭氧层保护会越来越好，臭氧层空洞会逐渐变小时。阿根廷国家气象局给我们泼了一盆冷水：该国南部火地岛省上空现最大臭氧层空洞。

根据欧盟的消息，它在今年8月可能达到1600多万平方公里，比肩俄罗斯国土面积。专家表示，这可能是自2015年以来最大的臭氧空洞。

臭氧层破坏会导致生物大灭绝？

有研究显示，如果将全球的臭氧层平均分布在大气层表面的话，厚度大约在3毫米。

可别小瞧这3毫米，因为仅3毫米的臭氧层可以阻挡太阳光中的大部分紫外线，帮助人类和其他生物免受这些紫外线的伤害，因此，臭氧层也被称为“地球生物生存繁衍的保护伞”，每年的9月16日也被定为国际保护臭氧层日。

臭氧层被破坏，将会增加到达地面的紫外线辐射量，导致人类的皮肤、眼睛及免疫系统受损，影响植物激素和叶绿素，使光合作用降低，减缓作物生产并降低产量。

此外，平流层中的臭氧具有调节气候的作用，如果平流层中臭氧浓度降低，吸收的紫外线辐射也会相应减少，致使地球温度上升，加剧温室效应。

2023年1月6日，中、英、德合作的研究团队在国际学术期刊《科学进展》上发文表示，他们发现了臭氧层破坏导致二叠纪末陆地生物大灭绝的直接证据。

空气中紫外线辐射量的增加对整个陆地生态系统具有深远的影响。光合作用可以为植物体生长提供能量，但阳光中有害的紫外线会对植物生殖细胞（孢子和花粉）中遗传信息产生破坏。

研究团队运用傅里叶变换红外光谱，对产自我国西藏南部二叠—三叠纪过渡剖面的1011粒阿里型花粉中的香豆酸和阿魏酸进行了定量测量，通过对红外光谱的大数据分析，发现在二叠纪末大灭绝期间地层中花粉外壁的香豆酸和阿魏酸含量明显高于灭绝前后化石花粉中该化合物的含量，直接证明了二叠纪末期大灭绝期间存在全球紫外线辐射增加的现象。

研究团队成员之一、中国科学院南京地质古生物研究所研究员刘锋说。“植物的光合作用是全球最大的减碳、固碳过程，而这一过程很容易受到紫外线强度增加的抑制。二叠纪末期的陆地上的大灭绝其实是温室气体增加和紫外线辐射增强相互叠加引起的。如今地球上温室气体仍在不断增加，我们需要注意紫外线辐射强度，避免两者叠加，造成生态灾难。”

此前，南安普顿大学的研究人员曾发文表示，3.6亿年前的一次导致地球上大部分植物和淡水水生生物死亡的灭绝事件，也是由于使地球免受紫外线辐射破坏的臭氧层的短暂崩溃造成的。

这些研究意味着，臭氧层破坏、臭氧层空洞扩大具有很强的威胁性。轻则危害人体健康，重则可能会导致生物大灭绝。

臭氧层空洞为何突然扩大？

1600多万平方公里，相当于1.5个中国的大小。

大趋势一直向好的臭氧层为何突然杀了个回马枪？

有专家指出，2022年1月发生的汤加海底火山喷发和气候变化，或是臭氧层空洞扩大的原因。

事实上，在汤加火山喷发当年的7月（2022年7月27日），权威科学期刊《地球物理学杂志》曾刊登一篇来自美国宇航局喷气推进实验室的大气物理学家路易斯.米兰等人的论文。

该论文认为，汤加火山大爆发向大气场中释放了大量的水气和水蒸气，仅仅是向万米高空的平流层输送的水量就高达1460亿公斤，这些水或将在平流层停留5年甚至更长时间，臭氧要比氧气更容易溶解于水，其易溶性是氧气的13倍，因此这些水的存在很可能会侵蚀平流层中的臭氧，加剧全球气候变暖的进程。

世界气象组织也曾提醒，2022年1月汤加的海底火山喷发是近百年来规模最大的一次火山喷发，将大量冰和水蒸气注入平流层。这次喷发使平流层的水汽含量增加了5%至10%，导致南半球上空的平流层大幅降温。

气象组织解释说，额外的水蒸气导致2022年南半球平流层低层的臭氧减少。预计在接下来的几个冬天，极地涡旋中的水蒸气和气溶胶将会增加，这可能会导致更多的极地平流层云生成，并加剧臭氧消耗，从而引发面积更大和持续时间更长的“臭氧洞”。

此外，世界气象组织6月29日发布的臭氧和紫外线年度公报显示，气候变化正在放缓臭氧层恢复的趋势。

该组织秘书长塔拉斯警告：“气候变化正在减缓臭氧层的恢复，臭氧消耗也在影响低层大气的气候”。

以上说明，今年突然出现的巨大臭氧层空洞，可能只是偶发原因导致的偶发结果，臭氧层的大趋势依然是向好的，不必过于悲观及恐慌。

但气候变化对于臭氧层恢复的影响我们还需多加留意。

保护臭氧层任重道远

变薄的臭氧层允许更多来自太阳的紫外线穿过地球的平流层，这可能对人类健康构成危险。

为应对臭氧层空洞，联合国在1985年就已组织并通过了《保护臭氧层维也纳公约》，并在1987年追加签署《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，规范了数十种人类制造的消耗臭氧层物质的化学品的生产和使用，并禁止特别具有破坏性的CFC，共同保护臭氧层、淘汰消耗臭氧层物质。

中国政府也于1991年签署加入《蒙特利尔议定书》伦敦修正案，2003年加入了议定书哥本哈根修正案，2010年又加入了蒙特利尔修正案及北京修正案。32年来，我国累计淘汰消耗臭氧层物质生产和使用约62.8万吨。1991至2020年的30年间，中国在淘汰消耗臭氧层物质过程中累计避免了约260亿吨二氧化碳当量温室气体排放，在保护臭氧层的同时也为减缓气候变化做出了重要贡献。

事实证明，人类的努力是值得的。

据联合国估计，《蒙特利尔议定书》避免了数百万人患黑色素瘤等癌症和白内障等疾病。

2023年，《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》科学评估小组发布的评估报告证实，自1989年《蒙特利尔议定书》生效以来，超过100种消耗臭氧层的化合物最终遭到禁止并被逐步淘汰，其中氯氟烃（CFCs）的使用量减少了99%。

报告显示，自2000年以来，南极臭氧空洞的面积和深度一直在缓慢改善，如果维持当前政策不变，预计南极上空、北极上空以及世界其他地区的臭氧层将分别于2066年左右、2045年、2040年恢复到1980年臭氧洞显现之前的水平。

据《美国国家科学院院刊》杂志5月发布的一项研究表明，1987年签署的以保护臭氧层为主旨的《蒙特利尔议定书》将第一个无冰北极夏季的出现推迟了15年。

美国国家海洋和大气管理局化学科学实验室主任戴维·法希博士称，“臭氧层的恢复已走上正轨，由于所有国家都采取了《蒙特利尔议定书》的有效控制措施，全球臭氧层的破坏高峰已成为过去。”

不过，我们也不能高兴得太早。行百里者半九十，保护臭氧层仍然任重道远。

为了在保护臭氧层的同时减缓全球气候变化，减少氢氟碳化合物的生产和使用成为国际社会新的任务。氢氟碳化合物是臭氧消耗物质的主要替代品之一，也是一种强效温室气体。2016年《蒙特利尔议定书》缔约方通过了《基加利修正案》，197个国家承诺在今后30年内把氢氟烃的生产量和消费量削减80%以上。据科学家测算，到本世纪末，这一承诺最高有可能避免全球升温0.5摄氏度。

http://www.eco.gov.cn/news_info/66762.html

“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应” 

我们在1999年撰文提出，到达地球的太阳辐射能大约有2%被平流层的臭氧吸收，7%被电离层吸收。当黑子活动高峰发生太阳风暴时，会大量破坏南极臭氧，随之产生“臭氧洞漏能效应”和“地磁层漏能效应”，使被地磁层和臭氧层阻隔的9%的太阳能由平流层进入对流层，导致南极平流层变冷对流层变暖。收缩的平流层自转变快，膨胀的对流层自转变慢，这是赤道高空风产生的一个原因。

正X射线,γ射线和紫外线,大约占太阳辐射光谱总能量的9%.在80～400km高度范围的电离层,γ射线和X射线被N₂和O₂/O₃所吸收,在15～55km高度的臭氧层,99%的紫外线被O₃所吸收.即在地球磁层、大气层和臭氧层被破坏的时候,到达生物圈的太阳辐射能将增大9%,造成地表温度的大幅度波动.与此同时,到达地表的γ射线、X射线和过量紫外线将造成大规模的生物灭绝.这就是臭氧洞漏能效应.

http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDW199910001191.htm

https://www.doc88.com/p-4317663607230.html

https://www.docin.com/p-344676587.html

https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1346460.html

https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1412383

      超级臭氧洞是五次生物大灭绝的真凶

       大约在5亿多年前，地球迎来了第一次生物大灭绝：奥陶纪生物大灭绝，在此次灭绝事件中，共有85%的生物死亡，其中主要是海洋底栖生物，引起灭绝的主要原因可能是伽马射电暴。

       在大约5亿多年前，地球生物开始大量灭绝。造成该现象的原因有一个比较主流的假说：伽马射电暴。

       距离地球6000万光年外有一颗恒星爆炸了形成了一个超新星，而在此时它的两极发生了巨大的能量束也就是伽马射电暴，不幸的是它刚好击中了地球。

       伽马射电暴一共持续了10秒钟，但在这10秒中产生的能量包含了10个太阳的能量，使得地球大气分子发生变性，其中有30%的臭氧层被伽马射电暴带走，导致大量的太阳紫外线能够直接到达地球表面。

       而在奥陶纪时期，大量的生物生活在浅海，紫外线能够直接穿越大气与海水照射到这里，使得大量对环境敏感的浮游生物死亡。而浮游生物是海洋生物的基石，浮游生物的死亡也导致了海洋生物大量死亡甚至灭绝。

       第2-5次生物大灭绝都与火山喷发有关。超级火山喷发可扩大超级臭氧洞，所以，超级臭氧洞是全球五次生物大灭绝的真凶。

       3.8亿年前，地球正处于泥盆纪晚期，在这个时期，地球上的海洋生物遭受重创；导致第二次生物大灭绝的原因，可能是多次小行星撞击以及火山喷发综合作用的结果。

       地球第五次生物大灭绝就是我们最熟悉的恐龙大灭绝。导致恐龙大灭绝的原因目前比较主流的说法是小行星撞地球。在当时一颗直径超过10公里的小行星撞击了地球，引发地球火山爆发、地震、海啸等自然灾害。

       和二叠纪、三叠纪一样，火山爆发又会导致地球温度下降，海水酸化，以至于大量生物死亡。但仍有极少部分的生物逃脱了生物灭绝，并且在之后的日子再次繁盛了起来。

       小行星撞击和超级火山喷都可扩大臭氧洞。

      伽马射电暴和超级火山能产生超极臭氧洞，由此形成的超级紫外线就是死亡之光，是全球五次生物大灭绝产生的真凶。

 https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1335229.html

证据

地球历史上出现最大臭氧洞是火山爆发造成

(2007-06-06 08:28:53)

      转发者按：网上搜索的意外收获，我10年前的观点还有人记得，谢谢了！

据《中国日报》报道 英国研究人员日前表示，地球历史上出现的最大臭氧洞并非人类所为，而是2.51亿年前的一次火山爆发所“创造”的。

【英国专家：火山制造史上最大臭氧洞】 

这个臭氧洞环绕在地球赤道周围，向北最远延伸至葡萄牙中部，向南最远延伸至阿根廷南部。它是因为西伯利亚的火山喷发形成的，这些喷发导致当时地球上出现规模最大的生物灭绝惨剧，加速了无数动植物种群走向灭亡。

根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈程度最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪－三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止“入侵”大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。与它相比，人类不过是向大气中排放的破坏臭氧层的化学物质的“作恶时间”更长一些。

由英国谢菲尔德大学大卫·毕尔林教授领导的研究小组在《皇家学会哲学汇刊》上刊登了他们的发现。

http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=257627

【我国教授：南极臭氧洞罪魁祸首是太阳风】 

无独有偶，1999年我国吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。

杨教授在论文中指出，有3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。

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

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

英国专家指出，这个臭氧洞环绕在地球赤道周围，向北最远延伸至葡萄牙中部，向南最远延伸至阿根廷南部。它是因为西伯利亚的火山喷发形成的，这些喷发导致当时地球上出现规模最大的生物灭绝惨剧，加速了无数动植物种群走向灭亡。根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈程度最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪－三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止“入侵”大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。

这证明，二叠纪－三叠纪时代的两次生物灭绝是由超级臭氧洞产生的。

由此看来，臭氧洞有利有弊：既可为地球消毒杀灭流行病毒，又可导致皮肤癌，甚至全球生物大灭绝，万万不可掉以轻心。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1335229.html

    臭氧洞对新冠疫情的影响

       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（或臭氧稀薄区）；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（或臭氧稀薄区）。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。

臭氧洞应该周期性地在南北两极轮流出现。特别是，由于没有达到臭氧洞低浓度的标准，臭氧洞没有出现，但是北极臭氧稀薄区在3月和南极臭氧稀薄区在9月也会周期存在，从而形成每年3月和9月两极地区的臭氧稀薄区变化周期。这是冠状病毒季节性爆发的原因。

每年3月20日（春分）开始的北极臭氧洞或臭氧稀薄区和9月23日（秋分）开始的臭氧洞的臭氧洞漏能效应，相当于大自然对地球的两次大规模消杀病毒过程，对冠状病毒的抑制或杀灭作用不可忽视。

      事实上，地球南北极都出现过臭氧洞，证实了我们的理论。彗星的轨道是一个偏心率很大的椭圆，受太阳风压力作用，在近日点彗尾最长，在远日点彗尾最短。同样，地球轨道也是一个椭圆，在近日点气尾最长，在远日点气尾最短。这是南极臭氧洞比北极臭氧洞面积大，存在时间长的原因（见图1）。

图 1  太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾

 由此看来，臭氧洞有利有弊：既可为地球消毒杀灭流行病毒，又可导致皮肤癌，甚至全球生物大灭绝，万万不可掉以轻心。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1335229.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

杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：39~48

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

陈殿友, 杨学祥, 宋秀环. 地球轨道效应与重大自然灾害周期. 同上, 256.*

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

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