為何會有南極臭氧空洞？

為了更好地解釋“南極臭氧空洞”這個大氣現(xiàn)象，我們在這里首先引入一個概念——Dobson，處于紀念發(fā)明觀測大氣臭氧的英國物理學家G.M.Dobso的緣故，國際上通用的臭氧含量的單位為多普生單位，即Dobson (DU)。1個DU相當于在0℃時一個標準大氣壓下百分之一厘米氣柱長度，大氣中臭氧的平均柱含量大約為300DU。

南極地區(qū)10月份臭氧平均濃度變化（20世紀60年代～20世紀末）（摘自英國大氣科學中心網(wǎng)站，http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/index.html）

據(jù)王維和介紹，南極臭氧的減少最早是在20世紀70年代由英國科學家通過地面觀測首次發(fā)現(xiàn)的，上圖為南極地區(qū)10月份臭氧平均濃度自20世紀60年代到20世紀末期的變化趨勢10月份南極臭氧的平均含量從20世紀60年代的300DU到20世紀末期降到100DU左右，幾乎減少了三分之二。

到了20世紀70年代末，人類通過衛(wèi)星首次繪制了南極臭氧分布和南極臭氧洞圖像。下面這張圖則是搭載在美國雨云7號衛(wèi)星（NIMBUS-7）上的臭氧總量測繪光譜儀（TOMS）繪制的南極臭氧洞變化圖，從圖中可以看出，南極臭氧洞從20世紀80年代開始逐步加劇。臭氧洞通常指的臭氧總含量低于220DU的區(qū)域。

1980年～1991年南極10月份南極平均臭氧濃度分布（摘自英國大氣科學中心網(wǎng)站，http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/index.html）

“通常來說，南極臭氧洞每年的8月份開始形成，10月初面積達到最大，覆蓋的區(qū)域甚至超過了南極大陸，臭氧濃度也降到最低水平。通過前面兩張圖片，清楚地說明了一個問題：南極上空的臭氧層空洞，成一個波動增大的趨勢。”王維和簡單地總結(jié)了一下南極臭氧層空洞的規(guī)律，那么究竟是何原因?qū)е铝诉@一現(xiàn)象呢？

“關(guān)于臭氧洞的成因，目前全世界各國科學家普遍接受的解釋是，臭氧洞是由臭氧消耗物質(zhì)在南極特殊的氣象條件下形成的。”

王維和描述道，在每年南半球的冬季的南極形成寒冷的渦旋，氣象學家稱之為極渦。極渦的形成將南極大陸的冷空氣與外界空氣隔絕，使得赤道地區(qū)的臭氧無法與南極上空的空氣混合。同時，由于極渦內(nèi)空氣的溫度可降至-80℃以下，在平流層中形成了特殊的云，即極地平流層云。平流層云滴中含氫、氮、氯的各種化學物質(zhì)通過光化學過程中被轉(zhuǎn)化成活躍的自由基，迅速將3個氧原子含量的臭氧（O3）分解為分子氧（O2）和原子氧（O），從而破壞了臭氧層，形成了臭氧洞。

風云三號氣象衛(wèi)星觀測的2009年南極臭氧洞變化過程（中間白色代表沒有觀測信號的極夜地區(qū)）

“至今為止由于尚缺乏在南極地區(qū)平流層中這些微量組分的數(shù)據(jù)，要想徹底地解釋南極出現(xiàn)臭氧洞的現(xiàn)象還不可能。通常認為人為因素中主要是由于人類活動排放到大氣中的上述三類化學物質(zhì)增加是破壞臭氧層的主要原因之一?！?/P>