近年来的南极臭氧洞

近年来的南极臭氧洞

陆龙骅

(中国气象科学研究院,北京　100081)

摘要　据WM O南极臭氧公报报导,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,与人类活动产生的氟里昂和溴化烃等含氯和溴化合物在合适的平流层低温条件下通过光化学反应破坏臭氧有关。在人造氟里昂和溴化烃当前浓度情况下,臭氧洞的强度和尺度主要由与平流层冰晶云有关的极地涡旋的温度范围和尺度来决定。南极臭氧洞的现象在未来仍将继续存在,其强度将随大气环流而波动。

关键词　南极臭氧公报　臭氧洞　平流层冰晶云　光化学反应

近十余年来,全球性臭氧减少、南极臭氧洞的观测事实得到了大气科学界、各国人民和政府的广泛关注。臭氧洞是70年代后期才在南极地区出现的,它只出现在春季,并不全年都存在。南极臭氧通常从7～8月开始减少,10月上旬达最低值,10月底迅速回升,小于200DU(Dob son U n its,多普逊单位,10-3大气厘米)的臭氧空洞逐渐填塞,11—12月恢复正常。本文根据WM O南极臭氧公报等材料[1-3],对有关南极臭氧公报,1996年的南极臭氧洞,近几年来的南极臭氧洞和南极臭氧洞成因及未来等作一介绍。

1　南极臭氧公报

为及时地向各国政府和科学家提供有关南极臭氧洞的最新资料,增强各国对臭氧层

报;其理论基础是蒙特卡罗统计试验法,实际计算则是对多次同一时刻的数值积分结果作简单或加权平均。这是对数值模式产品的后处理,就科学原理而言,并没有改变对大气动力2热力方程作为初值问题进行积分的基本途径(或者称为R ichardson2Charney框架)。可以预期,目前正处在改变R ichardson2 Charney框架的转折点,由于计算机运算已可达每秒万亿次速度,计算机似乎已不是提高数值预报准确率的障碍。看来,方法论上的突破是关键。自忆数值模式的提出与发展为从R ichardson2Charney框架中走出来提供了一丝微光。自忆数值模式向作为初值问题的数值预报提出了挑战,但前者能否有决定性进展还有待今后的努力。

参考文献

1　任初生.现代控制理论及其应用.北京,电子工业出版社,1992

2　曹鸿兴,高翔,蒋维东,威廉・哥道夫斯基.自忆短期气候预报模式.见:全国气候变化学术研讨会.北京,气象出版社,1997

3　曹鸿兴.自忆性方程与自忆模式.气象,1995,21(1), 9—13

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5　李泽椿.中国国家气象中心中期数值天气预报业务系统.气象学报,1994,52(3):297—307

保护重要性的认识,WM O秘书处自1991年起每年8～12月通过全球电信系统(GT S),每月发布3～4次南极臭氧公报。从1995年起,各期(3)南极臭氧公报都可以在国际互联网(I N T ERN ET)上获得(H T T P: WWW.WM O.CH W EB A R EP O Z BUL 3.H TM L.)[1]。

南极臭氧公报是根据全球臭氧观测站网(GAW2GO3O S)南极观测站提供的初始(p rovisi onal)资料,美国宇航局(NA SA)和国家海洋大气局(NOAA)提供的卫星臭氧探测资料(TOM S,TOV S)及NOAA气候分析中心(CA C)提供的平流层温度资料而制作的。这些资料有一定的可靠性。

目前在南极地区进行常规臭氧地基观测的有:阿根廷 意大利(B elgrano),阿根廷 芬兰(M aram b i o),法国(D.D’u rville),德国(N eum ayer),日本(Syow a),新西兰(A.

H eigh ts),俄罗斯(M irny和M o lodejnaja),乌克兰(V ernadsky),英国(H alley)和美国(Sou th Po le)等国的11个测站。在1996年臭氧洞期间除南极点(Sou th po le)一站外,其它测站都适时地提供了初始的臭氧观测资料。各测站最终资料,可以晚些时候从设在加拿大的WM O世界臭氧资料中心(W ODC)获得[2]。

作为“八五”国家科技攻关项目的一部分,我国自1993年起在南极中山站也进行了B rew er臭氧观测。目前该站尚未列入全球臭氧观测站网,还未向GT S传送臭氧资料[4]。

2　1996年下半年南极地区的臭氧变化

在1996年,WM O秘书处共发布了11期南极臭氧公报[1],通报了南极地区的臭氧变化。

7月中旬,太阳在南极地平线上还很低,南极洲上空的臭氧比臭氧洞发生前(前臭氧洞、P re-O zone-Ho le)的长期(1957～1977年)平均值(300DU)低大约10～15%。

在8月份的前20天,65°S以南地区的

臭氧总量减少到220～240DU,比前臭氧洞的平均值低25%,8月下半月时则偏低30%。在8月最后一周,M aram b i o和H alley 等站频繁地出现低于200DU值,此时的卫星(TOV S和TOM S)资料也表明,在南极地区出现明显的臭氧洞数值。M aram b i o、N eu2 m ayer和Syow a的臭氧探空表明,8月份前20天,在16～20km间的平流层下部,臭氧分压由140nb下降到80～100nb;8月下半月,15～18km的臭氧减少了40～50%。此时,平流层下部的温度低于-80℃,在50和70hPa层上,温度低于-80°～-85℃的区域,呈轴向为NW～SE的窄长椭园型,几乎覆盖了整个南极。在此期间,围绕南极洲的南半球中纬度地带,臭氧总量接近于在该季节的正常值(350～400DU)。

9月上旬,各测站上空的臭氧总量继续减少。在极地涡旋中测量值为170～200DU,一般已相对前臭氧洞亏损35～40%。9月中旬以后B elgrano等很多站都出现了低于140 DU(或大于60%亏损)的臭氧值。地面站和卫星资料都表明,9月末在75°S以南的相当大区域里臭氧值都小于150DU,甚至达125DU。卫星观测表明,在9月上旬,臭氧洞覆盖了除东南极海岸地区外的南极大陆大部分地区,并占踞了朝向南美洲的西南极邻近海洋(60°S以北,接近55°S)的部分地区。9月中旬,臭氧洞在西南极海区向北扩展到53°～55°S。在阿根廷南端有居民居住的U shua2 ia(54°48’S、68°19’W),9月上旬数次出现接近200DU的观测值。在过去5年中,该站都曾有少数几次,1天或2天观测到这样的值,但这仅出现在9月末～10月前半月,从未如此早地出现在9月中旬。1996年9月末,臭氧值小于200～220DU覆盖的表面(相对于前臭氧洞平均值35～40%的臭氧被破坏)超过20百万平方公里(从大西洋到乌拉尔山的欧洲面积的2倍),这种情况的出现略早于前几年。开始时,臭氧洞的外形呈拉长的椭园,轴向为115°～75°E和90°～90°E;而在9