南极臭氧洞对全球大气辐射加热场影响的数值模拟研究

为了探讨南极臭氧洞对全球气候的影响状况,我们用IAP_9层全球大气环流模式进行了南极臭氧洞气候效应的数值试验。本文分析了本次试验中南极臭氧洞引起的大气辐射加热场的变化,结果表明,南半球高纬和极地平流层臭氧含量的严重减少,不仅影响该地的大气辐射加热场,同时也使北半球平流层大气的辐射加热场发生改变。虽然对流层中层所受影响较少,但对流层下层南北半球的大气总辐射加热率的变化却相当明显,这些影响将使全球大气温度场产生明显变化。     

南极臭氧洞与南极涡旋的变化——IAP模式的试验结果

通过对IAP9层全球大气环流模式试验结果的分析,讨论了1987年南极臭氧洞对平流层大气辐射加热率和温、压、风场的影响。结果表明,南半球高纬和极地平流层臭氧含量的耗损,使该地区辐射加热率明显减小,气温明显下降,等压面明显下降,南极涡旋明显加强,说明南极春季涡旋的强弱与该地区臭氧含量及其热状况有密切关系。     

极地大气科学与全球变化研究进展

南极和北极是地球上的气候敏感地区, 也是多个国际科学计划研究全球气候变化的关键地区。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。中国气象科学研究院的极地大气科学考察与研究始于20世纪80年代, 25年来有较大进展。中国气象科学研究院参加了我国组织的23次南极考察、2次北冰洋考察和3次北极考察; 承担了南极长城站和中山站、北极黄河站气象业务建设和维持, 以及中-澳合作南极冰盖3个无人自动气象站工作; 进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、冰雪和大气化学等观测, 获得了较为系统的极地大气环境资料。开展了有关极地大气科学与全球变化的研究, 在极地天气气候特征及气候变化时空多样性、极地海冰变化和南极海冰涛动、极地近地面物理特征和海-冰-气相互作用、中山站臭氧变化特征及南极臭氧洞和大气化学、气候代用资料获取和古气候环境以及极地大气环境变化对东亚环流和中国天气气候影响等方面的研究取得了新进展。中国极地大气科学正积极通过多学科交叉、走国际合作道路, 努力提高对极地在全球变化中作用的认识水平, 并积极探索极地变化对我国气候、环境的影响。     

南极春季臭氧的减少——臭氧洞

一、前言人们通过地面陶普生观测网和人造卫星在世界范围内连续对臭氧层进行了长期观测,发现了臭氧层的人为改变这一问题,其变动情况正成为许多研究人员的兴趣中心。作为本文的主题——南极春季臭氧减少的现象(所谓的臭氧洞)是在极地这一观测上易于被人们忽视的地方发现的。极地本来观测站     

爱护臭氧 保护人类

大气中的臭氧大部分集中在 1 0～ 5 0 km的大气层中 ,其中 2 0～ 3 0 km臭氧含量最高 ,也称为臭氧层。臭氧能强烈吸收太阳紫外线辐射。由于臭氧能把大部分太阳紫外线辐射吸收掉 ,使地球上的生物免受过多紫外线的伤害 ,所以人们把臭氧看作是地球的“保护伞”。自 2 0世纪 70年代中期以来 ,在南极的大气观测中发现 ,其上空 1 0～ 1 0 km处的平流层中下层 ,春季的臭氧含量在逐年减少。 1 985年英国科学家在南极考察时发现 ,臭氧含量降低了 5 0 %左右 ,面积足有美国领土大的“臭氧洞”。伴随着全球臭氧层厚度的下降 ,南极臭氧洞的面积有逐年扩大…     

南极臭氧的短期气候变化特征

利用1957～1992年南极地区大气臭氧总量地面观测站资料，对南极地区臭氧的时空变化特征进行了研究。结果表明，虽然近35年来南极地区的大气臭氧有较明显的减小趋势，但在不同地区、时段和季节，其变化趋势也不同。近年来南极地区大气臭氧的显著亏损，主要是由南极臭氧洞的形成和发展所造成的。南极地区的大气臭氧存在明显的年振荡、准20个月和准30个月的振荡周期。臭氧变化与天文日照、平流层温度场、平流层冰晶云及人类活动排放到大气中的氟氯烃和溴化烃等污染物质有关。     

南极上空“臭氧洞”形成和演变的分析研究

近十年来，南极地区上空“臭氧洞”的出现、演变趋势及其可能产生的生物学效应和气候效应引起世人的普遍关注和担忧。目前在南极“臭氧洞”形成理论方面，人类活动影响学说占有统治地位，但两年前魏鼎提出的“电化学－动力学”理论颇受重视。本根据作在日本南极昭和站（60°00′S，39°35′E）工作期间，收集和观测到南极臭氧数据、极地涡旋以及有关的太阳和射电活动等方面的资料，作了仔细的统计相关分析。结果为魏鼎提出的理论提供了新的直接证据，进一步指出了由太阳活动所导致的带电粒子流准11年周期变化与南极上空特有的大气环流相结合，是南极“臭氧洞”形成的重要原因，但人类活动（释放化学物质，特别是CFCs）所带来的影响也不容忽视。     

北极臭氧洞

正2020年由于北极地区大气环流异常,春季平流层极涡中温度持续偏低,平流层冰晶云面积也创新高,臭氧的化学损耗更大,低值低于220220 DU,故而首次出现了臭氧洞。在目前大气环境被污染的情况下,南极臭氧洞的变化和北极臭氧洞是否出现等,取决于南北两极春季平流层极涡及其低温状态的变化。2020年春季,首个北极臭氧洞出现与春季平流层极涡的持续低温有关,是由大气环流等自然因素引起的,并无环境指示意义。     

极地平流层云和臭氧洞

1.引言极地平流层云(PSCs)对南极臭氧洞的形成及北半球臭氧的耗减是至关重要的.首先,极地平流层云通过沉降作用清除平流层中作为云的成分的氮化物.云层内低的氮化物含量,对高水平的活性氯物质的存在是极     

观测表明1999年南极臭氧洞变小

从ＮＡＳＡ卫星地球探测卫星（ＴＯＭＳ－ＥＰ）装载的臭氧总量绘图光谱仪（ＴＯＭＳ）获得的资料表明，１９９９年南极上空臭氧低值区小于去年。ＮＯＡＡ设在南极的气球探测所得资料也表明南极的臭氧洞尽管还是很大，但比去年有所减小。尽管南极臭氧洞的微小年际变化是预料中的，但与１９９８年比１９９９年臭氧洞不再加深加大是个好征兆。美国科罗拉多州博尔德气候监测与诊断实验室的ＤａｖｉｄＨｏｆｍａｎｎ说∶“该测量事实说明平流层中的氯不再增加，这是臭氧层恢复的第一步。现在我们要做的是，密切监视大气中的臭氧洞和破坏臭氧的物…     

近20年来中国极地大气科学研究进展

南极、北极和青藏高原是地球上的 3大气候敏感地区 ,是多个国际计划研究全球变化的关键地区。中国的南极和北极实地考察研究 ,分别始于 2 0世纪 80和 90年代 ,起步较晚 ,但近 2 0余年来有较大的进展。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。讫今为止 ,中国已组织了 2 0次南极考察和 3次北极考察 ,建立了中国南极长城站、中山站和北极黄河站等 3个常年科学考察站 ;进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、高层大气物理、冰雪和大气化学等观测 ,获得了较为系统的极地大气科学第一手资料 ;开展了有关极地与全球变化的研究 ,取得了新的进展。南极地区大气温度、臭氧和海冰的气候变化在时间和空间上都是多样的。南极地区的增暖主要发生在南极半岛地区 ,在南极大陆主体并不明显 ,近 10余年来还有降温趋势。中国南极长城站和中山站的观测资料也证实了这一点。此外 ,还揭示了南极半岛西侧和罗斯海外围的海冰变化具有“翘翘板”特征 ,由此定义的南极涛动指数可用来讨论南极海冰状况和海冰关键区的活动 ;用实地考察资料研究了极地不同下垫面的近地面物理和海 -冰 -气相互作用特征 ,给出了边界层特征参数 ;讨论了极地天气气候和大气环境特征及其对东亚大气环流和中国天气气候的影响 ;利用     

南极臭氧洞的影响因子和变化趋势

利用卫星和台站观测的南极臭氧资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了南极臭氧近年来的变化特征和影响因子,探讨了南极臭氧洞期间中山站臭氧突变过程与大气动力的作用。结果显示,平流层氯和溴的卤化物当量（EESC）和平流层温度是影响南极臭氧洞面积的关键因子。臭氧总量与EESC和平流层温度均具有显著相关,表明两站虽然都位于臭氧洞边缘,EESC和平流层温度对臭氧总量的变化仍然可以起决定性的作用,同时也验证了EESC参数在东南极大陆沿岸具有适用性。 EESC的年代际变化与臭氧变化趋势相似,臭氧的年际变化与平流层温度关系密切。回归结果表明,2010年后臭氧洞面积逐渐减小,在2070年左右可能恢复到1980年前的水平,但其结果存在很大的不确定性。     

南极臭氧洞计算机模拟

一维时空光化学模式引进垂直运动及离子反应生成的氮氧(NOx)、氢氧(HOx)化合物。模式中采用1978到1983年期间的太阳紫外辐射通量及南极73度的纬向八月份平均温度。 计算结果表明:春季南极出现臭氧洞,主要是第21太阳黑子周峰值期太阳紫外辐射减少造成的。其次,在太阳黑子周峰值期伴随多次大的太阳质子事件,产生大量氮氧、氢氧化合物。在极区太阳质子事件产生的化合物催化破坏平流层臭氧可持续几天至几年。 南极冬春季节强大的下降垂直运动是南极臭氧洞形成发展极其重要的局部动力条件,特别是在极夜期间。太阳升起后,垂直运动的影响不明显。 南极臭氧洞的形成主要是通过光化变化过程,动力过程是其局部的充要条件,人为活动产生的含氯化合物对低层大气臭氧的直接破坏不可忽视。基于上述论点,可以预期进入第22太阳黑子周期,南极及全球大气臭氧的分布状态将会改变,大自然本身自复。     

近年来的南极臭氧洞

据ＷＭＯ南极臭氧化报的报导。１９９６年的南极臭氧洞无论从出现时间，最大面积，最低臭氧值，还是从持续时间上来说都与前几年相似，基本上未创新的记录。臭氧洞生成的主要原因，与人类活动产生的里昂和溴化烃等含氯和溴化合物在合适的平流层低温条例上通过光化学反应破坏臭氧有关。     

南极的臭氧洞

据南极昭和站和哈利湾等测站的观测报告,从1980年前后起,南极地区10月的臭氧总量一直在减少。人们把这种臭氧的减少叫作臭氧洞,这一现象的发现,不仅在科研人员中间,而且在世界范围内都引起关注。     

南极春季臭氧的TOVS反演及其与BREWER观测的比较

通过改进臭氧的统计反演算法，从NOAA卫星的TOVS资料中提取了1993年南极臭氧洞期间中山站上空大气臭氧含量的资料。本文的结果与NOAA的TOVS臭氧产品以及中山站的Brewer观测进行了比较。尽管3种资料对在臭氧洞期间臭氧含量的显著减少这一特征上相当一致，但此项结果相对于Brewer观测，其均方根误差29 DU，优于NOAA的业务反演产品。此外，还初步讨论了这两种反演的误差特征。     

有记录以来最严重的南极臭氧洞—2006年

2006年南极臭氧洞为有记录以来最严重的一年,超过2000年。臭氧洞不仅面积最大(与2000年相当),且耗损最严重,这意味着南极地区2006年臭氧含量比过去的探测记录还要少。美国国家宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)卫星搭载仪器对此进行了探测。世界气象组织(WMO)全球大气臭氧监测网的地基观测也证实了该监测结果。各单位使用不同观测仪器,监测结果略有差异。NASA监测结果显示2006年9月25日臭氧洞面积为2.95×107km2,2000年9月最大则为2.94×107km2。而ESA观测2006年9月25日臭氧洞面积为2.80×107km2,非常接近2000年最大值2.84×107km2。2006年10月1日测量的臭氧耗损达39.8兆吨(Mt),高于2000年9月29日测量的峰值     

南极长城站大气臭氧和NO2的观测研究

在中国第五次南极考察社长城站的科学研究活动中,开展了与南极臭氧洞有关的大气臭氧和NO_2柱含量的观测。观测采用地面吸收光谱的原理进行。从1988年12月到1989年2月的观测结果表明,长城站区臭氧柱含量平均值为341DU,与常年平均结果相当。NO_2的平均柱含量为2.16×10~(18)cm~(-2)。无论是臭氧或NO_2的柱含量都有明显的日变化。     

关于南极臭氧洞理论

本文探讨能够综合说明南极臭氧洞观测事实的理论。其基本问题是,造成臭氧空洞的原因究竟是化学过程还是运动过程。如果是前者,也就会出现氯氟碳化合物影响的可能性,如果是后者,就可以否定其可能性。正如图1中看到的那样,臭氧洞出现时,平流层下部的臭氧减少了大部分。在这个领域里,我们首先看到了运动效应占优势。与图2中各纬度的臭氧分布比较可知,这种分布与赤道地区的分布极其相似。在赤道地区的平流层下部臭氧之所以少,原因在于借助上升气流进入了臭氧少的对流层空气,而原在该区的臭氧则通过由赤道向中纬度的大气环流运动被输送了出去。根据这种情况,最初     

他曾让NASA和卫星探测陷入尴尬——记发现南极臭氧洞的英国科学家法曼

<正>如果有人问20世纪最重要的大气探测发现是什么?很多人会提及南极臭氧洞的发现。如果再问20世纪科学界和国际社会最完美的合作有哪些?更多的人会列举出南极臭氧洞的发现、研究和1995年人类保护臭氧层的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》的出台。而这一切,都与2013年5月11日不幸去