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臭氧洞危害和太阳风暴危害
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臭氧洞危害和太阳风暴危害
杨学祥
臭氧层的保护作用
科学研究表明，大气中的臭氧每减少1%，照射到地面的紫外线就增加2%，人类会面临皮肤癌、白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的威胁。同时，紫外线的辐射增强还会使农作物大量减产，甚至杀死某些鱼类和海洋生物。科学家首次发现南极上空出现臭氧层空洞的时候，人类曾一度以为，地球生物可能将因此而毁灭。
20世纪80年代，科学家发现，除了自然因素之外，人类活动产生的含氯化合物，也是南极臭氧空洞出现的重要原因。为此，1987年9月，由联合国环境规划署主持，各国签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，约定必须分阶段削减含氟氯烃的产量和消耗，最大限度减小人类社会活动对臭氧层的破坏。在全世界人类的共同努力下，近年来，南极臭氧空洞已经呈逐渐缩小的趋势。
“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
臭氧层空洞的危害
臭氧层是地的大气防护层，能有效防止某些太阳射线对地球生物的伤害。但如果臭氧层出现空洞，会造成以下危害：
1、增加皮肤癌：臭氧减少1%，皮肤癌患者增加4%-6%，主要是黑色素癌。
2、损害眼睛，增加白内障患者。
3、削弱免疫力，增加传染病患者。
4、使农产品减产及其品质下降。
5、减少渔业产品。紫外线辐射可杀死10米水深内的单细胞海洋浮游生物（病毒和病菌也在其中）。
6、臭氧层空洞会使冰川因为受不住高温而融化，使海平面上升，给沿海城市带来巨大灾害。
除了影响人类健康和生态外，因臭氧减少而造成的紫外辐射增多还会造成对工业生产的影响，如使塑料及其他高分子聚合物加速老化。
https://www.tianqi.com/video/3364.html
https://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2277&do=blog&id=1412383
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1412464.html
两极都出现臭氧洞证实自然原因
自《蒙特利尔议定书》诞生至今，地球上每个国家都签署了该议定书，这是迄今为止唯一得到普遍签署的国际条约。因此，该议定书被广泛认为是国际环境合作的胜利。根据一些模型，《蒙特利尔议定书》及其修正案每年在全世界范围内帮助预防了多达200万例皮肤癌，避免了数百万例白内障。
如果世界各国没有禁止使用氟氯烃制冷剂，那今天的臭氧层可能就会接近最大规模的耗损，从模型中可以很确定地看到，到2050年，整个地球都将出现臭氧层空洞，地球将变得不适合居住。
1999年我就指出，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。
为什么北极上空没有形成臭氧空洞？杨教授解释说，在夏至时，太阳光直射北回归线，从而产生北半球上空大气的背光南移，此时地球远离太阳而进入远日点，所以北极大气背光南移规模变得更小，不足以产生臭氧空洞。
我指出，“臭氧空洞是个动态的、在两极之间进行漂移的自然过程。”由于地球围绕太阳旋转的轨道是一个椭圆，其近日点和远日点相互变化周期为2.1万年。所以臭氧空洞有一半时间即1.05万年在南半球，另一半时间在北半球。根据天文资料计算，地球公转轨道近日点到公元l1500年将与夏至重合。杨教授说：“南极臭氧空洞正在向北方移动，1万年后臭氧空洞将出现在北极。这一重大环境变迁应该引起全世界的注意。”
2020年3月北极地区上空出现了一个巨大的臭氧层空洞，这可能是该地区有史以来出现的最大的空洞，与每年在南极形成的臭氧层空洞面积相当。
据《自然》报道，目前，北极中部的大部分地区（覆盖面积约为格陵兰岛的3倍）的臭氧水平创下了历史新低，这个有可能在未来几周内破裂的臭氧层空洞不会威胁人类健康，但作为一种非凡的大气现象，它将被载入史册。
南极臭氧空洞每年都会形成，因为冬季该地区的温度通常会骤降，从而形成高空云层。“这些条件在北极地区很罕见，那里温度变化更大，通常不会导致臭氧层的损耗。”德国于利希研究中心大气科学家Jens-Uwe Grooβ说。
但2020年强劲的西风环绕北极，将冷空气困在“极地涡旋”中。德国阿尔弗雷德韦格纳研究所大气科学家Markus Rex说，北极上空的冷空气比1979年以来的任何一个冬天都要强。在寒冷的气温中，高空云层形成，破坏臭氧层的反应开始。
研究人员通过从北极附近的观测站释放气象气球来测量臭氧水平。截至3月底，这些气球在18公里的高空测量到臭氧层核心区域的臭氧含量下降了90%。Rex说，气象气球通常测量到的臭氧含量约为3.5ppm，但它们记录到的仅为0.3ppm。“这比我们过去看到的任何臭氧损耗都要严重。”他说。
北极在1997年和2011年经历了臭氧损耗，但今年的损耗或超过以往。“今年的臭氧损耗至少和2011年一样多，而且有迹象表明可能会更多。”美国西北研究协会大气科学家Gloria Manney说，在未来几天里，仍然有相当多的氯反应消耗臭氧。
在人们庆祝停止使用氟利昂导致南极臭氧洞变小的伟大功绩的时候，2020年3月北极最大臭氧洞的出现，不但打破了氟利昂制造了臭氧洞的神话，而且证实了我的南北极轮番出现臭氧洞的机制：自然因素（太阳风、地球轨道和火山喷发）是臭氧洞形成的主要原因。
北极上空首次出现臭氧空洞：氟利昂不是臭氧减少的主要原因。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-492958.html
太阳粒子破坏我们的臭氧层
当我们思考太阳对地球的气候产生影响时，通常会想到太阳辐射，我们非常清楚紫外线辐射灼伤皮肤所带来的痛苦。尽管太阳为地球生命提供能量，但潜在的危险似乎无处不在。太阳是一颗活跃的恒星，不断地释放所谓的“太阳风”——主要由质子和电子组成的带电粒子，以每秒数百公里的速度喷射出来。
一些带电粒子在地球磁场的引导下进入地球极地大气层，因此我们可以在南半球看到神秘美丽的南极光，以及北半球的北极光。这种可见太阳粒子进入地球大气层的表现是一种表征现象。但不仅仅是发出光线，太阳释放的带电粒子还会产生其他方面的影响。
太阳粒子和地球臭氧
当太阳粒子进入地球大气层，太阳粒子的高能量会电离地球大气的中性氮、氧分子，这两种分子占地球大气99%的成分，太阳粒子也被称为“高能粒子降雨”，得名于它像来自太空的粒子雨，是地球极地上空30千米以上区域大气电离的主要来源，它会引发一系列的反应，产生促进破坏臭氧的化学物质。
据悉，太阳粒子对地球大气层臭氧产生影响最早是1969年观测到的，自21世纪初之后，基于陆续发射升空的新型观测卫星，科学家掌握越来越多的证据表明，太阳粒子在影响极地臭氧方面发挥着重要作用。在太阳活动特别活跃的时候，当太阳向太空释放大量粒子时，海拔50千米以上的地区多达60%的臭氧会被消耗，该影响可能持续几个星期。
在更低的地球大气位置，大约低于距离地球表面50千米的区域，太阳粒子是造成极地臭氧水平逐年发生变化的重要因素，太阳粒子袭击将持续导致臭氧损失，然而，最近一项研究表明，太阳粒子还有助于抑制南极臭氧空间进一步损耗。
臭氧如何影响地球气候
地球大气层中的臭氧大部分位于距离地球表面20-25千米的薄层——“臭氧层”，但是臭氧在大气中无处不在，从地球表面至海拔100千米之上，它是一种温室气体，在加热和冷却大气中发挥着关键作用，这使得它对气候系统至关重要，在南半球，极地臭氧的变化会影响区域气候条件。
臭氧在南极洲上空的耗竭产生了降温效应，反之促进了环绕南极洲的西风急流，随着南极臭氧空洞的逐渐恢复，西风急流会进一步向北蜿蜒，影响降雨模式、海洋表面温度和洋流，南环模型描述了环绕南极地区的风带由北至南运动状况。
臭氧对未来的气候预测十分重要，它不仅存在于稀薄的臭氧层，而且从整个大气层了解影响臭氧变化的因素至关重要，无论是人为因素还是像太阳这样的自然因素。
太阳粒子使大气中的氮分子和氧分子电离，从而导致其他化学反应，破坏臭氧层太阳粒子使大气中的氮分子和氧分子电离，从而导致其他化学反应，破坏臭氧层
太阳产生的直接影响
太阳粒子和臭氧之间的联系是非常明确的，但是太阳粒了对气候会产生怎样的直接影响呢？我们有观测证据表明，太阳活动影响地球两极区域气候变化，气候模型还显示，这种极地效应与更大的气候模式（例如北部和南部环形模式）有关，并影响中纬度地区的地理条件。
太阳对地球产生具体详细的影响尚不清楚，但太阳粒子对气候系统的影响将首次纳入即将举行的政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估的气候模拟。
通过太阳辐射和粒子作用，太阳为我们的气候系统提供了关键的能量输入。虽然太阳磁场活动周期为11年，但它们不能解释最近由于气候变化而导致的全球气温快速上升。
我们知道地球大气中不断增多的温室气体正在导致地球表面温度升高（19世纪物理学家就已知道这一气候趋势），同时，我们还明白人类活动促进大气温室气体不断增多，这两个因素结合在一起将解释当前我们所观测到的全球气温升高现象。
太阳粒子对云层的影响如何？
云层位于大气低端位置，比大多数太阳粒子穿透大气层的位置低很多，太阳粒子被称为星际射线，它们可能与云层形成密切相关。
专家曾认为，宇宙射线可以影响凝结核的形式，而凝结核相当于云层的“种子”，但近期欧洲核子研究中心（CERN）研究表明，这种影响微不足道，不会对云层形成起到重要作用。但该研究并未排除宇宙射线影响云层形成的其他机制，但迄今为止未发现相关证据支持。
https://www.kepuchina.cn/more/202104/t20210402_2980297.shtml
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1418183.html
科学家称100年内爆发致命太阳耀斑，吹走地球臭氧层！
我们都知道太阳耀斑爆发会对地球的电子设备影响，但这仅仅是一种普通的太阳活动，每间隔大约11年就要爆发一次。而耀斑的生命周期是非常短暂的，仅仅维持在几分钟到几十分钟之间。
在2014年太阳表面曾经释放过一个超级太阳耀斑，面积是地球的14倍，这也是目前观测到的最大耀斑。不过，最近却有科学家表示，在未来100年内，将可能爆发更猛烈的太阳耀斑，它会使全球电力系统瘫痪，网络中断，卫星损坏，甚至可以间接的导致人员伤亡。
更可怕的事，这种巨大太阳耀斑的爆发，可以吹走地球的臭氧层。臭氧层是地球的保护层，它可以过滤掉大部分对人体有害的宇宙射线，一旦臭氧层消失，那么人类将会直接暴露在宇宙射线的危害之下，甚至会导致地球生命系统的灭绝。
科学家解释说，这种超强的太阳耀斑，大约每间隔2000万年便会爆发一次，而下一次可能就在100年内发生。早在1856年就曾经有一场超级太阳耀斑爆发引发了地磁风暴，导致欧美地区电报网络故障。
而在21世纪末前，也可能爆发一场类似的风暴，将会导致卫星故障，电力系统瘫痪，乘坐飞机的旅客受到大剂量的辐射等等。
https://www.sohu.com/a/220573885_100022759
结论
目前，人们都承认臭氧洞的危害，对太阳风暴对生物的危害缺乏清醒的认识。由于太阳风暴可以破坏臭氧层，其危害不可忽视。
参考文献
杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（中文版）, 1999, （5）：58~59
杨学祥. 臭氧洞与厄尔尼诺. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（10）：1301~1303
Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and Yang Xiaoying, et al, Geophysical and Chemical. Evidence in the Depletion of Ozone. J. Geosci. Res. NE Asia, 1999, 2 (2): 121~133.
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
周长庆，高景泰。我国科学家杨学祥提出新观点:臭氧空洞"元凶"是太阳风。科技文萃。 1999, (8)。http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_kjwc199908034.aspx
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1441166.html
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