南半球为什么臭氧层破坏那么严重?南半球人口和工业都没得北半球多,为什么臭氧层却比北方严重?

Question

南半球为什么臭氧层破坏那么严重?
南半球人口和工业都没得北半球多,为什么臭氧层却比北方严重?

Answer 1

南极臭氧空洞的形成科学家在南极地区最早发现了严重的臭氧层破坏,即臭氧空洞.臭氧洞一经发现,立即引起科学界及整个国际社会的震动.最初出现有三种不同的解释.一种认为是南极地区底层含臭氧少的空气被风吹到平流层的天然结果；第二种解释认为,南极臭氧洞是由宇宙射线在高空生成氮氧化物的自然过程；但是,美国的两位科学家Monila和Rowland指出,正是人为的活动造成了今天的臭氧洞.元凶就是我们现在所熟知的氟利昂和哈龙.越来越多的科学证据否定了前两种假说,而证实氟利昂和哈龙产生的氯和溴在平流层通过化学过程破坏臭氧是造成南极空洞的主要原因.那么我们可能会发出疑问了,人类主要活动区不在南极,但为什么臭氧空洞最早出现在南极呢?人类所排放的氟利昂和哈龙主要在北半球,其中欧洲、俄罗斯、**本和北美洲约占总排放量的90%.这种不溶于水和不活泼的氟利昂和哈龙,在头1～2年内在整个大气层下部并与大气混合.这种含有氟利昂和哈龙的大气从底部向上升腾,一直到达赤道附近的平流层.然后分别流向两极,这样的过程使整个平流层的空气几乎都含有相同浓度的氟利昂和哈龙.然而由于地球表面的巨大差异,两极地区的气象状况是完全不同的,臭氧空洞之所以首先发生在南极,这与南极特殊的地理环境和气候状况有关.虽然南极与北极,每年都会有长达半年之久的漫漫严冬,但同样是漫漫严冬,南极将比北极更加寒冷（这是由于各自冬天时,地球处于绕太阳运行的轨道位置不同,以及赤道与地**运行平面的交角不同所致）,南极是一个非常广阔的陆地板块(南极洲),周围又完全被海洋所包围,这种自然条件下产生了非常低的平流层温度 .在南极黑暗酷冷的冬季(6～9月),下沉的空气在南极洲的山地受阻,停止环流而就地旋转,吸入周围的冷空气,形成“极地风暴旋涡”. 这股“旋涡”上升到20km高空的臭氧层,由于这里温度非常低,形成了滞留的“冰云”.“ 冰云”中的冰晶微粒把空气中带来的氟利昂和哈龙吸收在其表面,并不断积聚其中.当南极的春季来临(9月下旬),阳光照向“冰云”时,冰晶溶化,释放出吸附的氟利昂和哈龙.氟利昂和哈龙是一种含氯和溴的有机化合物,当它们受到紫外线照射会分解出一种含有氯原子和溴原子的自由基,这种自由基可以与臭氧发生反应并生成多种自由基.反应过程中消耗掉一部分臭氧,但这种消耗是相当惊人的,一个氯原子甚至可破坏10万个臭氧分子.由于冰晶的吸附作用,积累的氟利昂和哈龙在一段时间内集中分解出含有氯原子和溴原子的自由基并与臭氧发生各种各样的化学变化,促成了每年9～11月臭氧快速耗减,在特定高度臭氧几乎完全消失,从而导致了臭氧空洞的形成,因此,南极的臭氧洞一般会出现在春季.随着夏季的到来,南极臭氧层会得到逐渐恢复,然而臭氧减少的空气可以传输到南半球的中纬度,从而造成全球规模的臭氧减少. 南极地区臭氧总量有明显的年变化特征.4－10月是一个相对低值的时期,其中9－10月的低值与南极臭氧洞的相对应,此外在南极大部分地区进入极夜前的3－4月也为低值；11－12月是南极地区平均大气臭氧总量最多的时期.
　　南极臭氧洞是在南极春季特殊的温度和环流状况下,由极地平流层云参与的非均相化学反应引发产生的特殊现象,原因在于极地平流层云存在时的非均相化学反应引起NO2浓度下降,降低了臭氧的生成速率,从而使臭氧生成与消耗之间不平衡,造成臭氧浓度下降,这是南极臭氧洞直接原因.极地涡旋对气体成分输送的作用不是南极臭氧洞形成的决定因素,但在臭氧洞形成后影响臭氧中纬度臭氧之间相互作用及臭氧洞强度.温度变化只有在影响到极地平流层云的存在时间和范围时才对臭氧洞强弱有重要影响,极夜过后,极地平流层云长时间存在是极地臭氧洞形成的关键.