關(guān)于作者
陸龍驊(Lu Long Hua)，江蘇無錫人，1965年畢業(yè)于南京氣象學(xué)院。中國氣象科學(xué)研究院研究員，享受國家政府特殊津貼。曾任中國氣象科學(xué)研究院學(xué)術(shù)委員會委員，極地氣象研究室主任?，F(xiàn)任中國氣象學(xué)會：冰凍圈與極地氣象委員會學(xué)術(shù)顧問、普及工作委員會委員；中國科學(xué)探險協(xié)會常務(wù)理事；中國攝影家協(xié)會、中國科普作家協(xié)會會員；中國科學(xué)院老科學(xué)家科普演講團(tuán)團(tuán)員。長期從事青藏高原和南、北極考察、極地氣象與全球變化等研究。曾8次赴青藏高原，2次赴南極、3次赴北極地區(qū)考察。
12-為什么臭氧空洞只出現(xiàn)在南極?
陸龍驊
2015年07月08日為什么臭氧空洞只出現(xiàn)在南極?
對（好搜問答）的回答
南極臭氧洞的出現(xiàn)與人類活動關(guān)系密切。為制造冰箱和空調(diào)器等，人類發(fā)明和使用了氟里昂和溴化烴等含氯和溴的化合物，正是這類污染物質(zhì)最終導(dǎo)致了臭氧層的破壞，在南極地區(qū)的實(shí)地考察研究也找到了氯氟烴等物質(zhì)消耗臭氧層的確鑿證據(jù)。這類污染物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，泄漏排放到大氣中滯留的時間很長；在大氣垂直環(huán)流作用下會從對流層到達(dá)平流層，并通過大氣環(huán)流的遠(yuǎn)距離輸送和極渦的輻合效應(yīng)將這些大氣污染物在極地平流層中聚合起來。人類活動排放到大氣中的氟里昂和溴化烴等含氯和溴的消耗臭氧層物質(zhì)（ODS），在極地平流層低溫條件下形成的冰晶云(PSCs)或液態(tài)硫酸氣溶膠表面，會通過光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧，而為光化學(xué)反應(yīng)提供活動界面的平流層冰晶云或液態(tài)硫酸氣溶膠，只有在溫度低于-78 時才出現(xiàn)。因此，形成臭氧洞需要滿足2個條件：大氣中存在有人類活動排放的氟里昂和溴化烴等消耗臭氧層物質(zhì)（人為因素），是春季南極臭氧洞形成的一個必要條件；而春季南極平流層極地渦旋中較長時間的低溫（自然因素），則是南極春季臭氧洞形成的又一必要條件。只有同時滿足這兩個條件，在平流層極地渦旋中低溫（溫度低于-78 ）條件下形成的冰晶云或液態(tài)硫酸氣溶膠表面，吸附了大氣污染物質(zhì)，才能在太陽光照耀下，激發(fā)氯和溴的活性，通過光化學(xué)反應(yīng)大量消耗臭氧，在南極春季形成臭氧洞。也就是，只有這兩個必要條件合起來，才是形成臭氧洞的充分必要條件。目前在南極地區(qū)的春季這兩個條件都能滿足，因此，每年春季在南極都會出現(xiàn)臭氧洞。
北極更加接近人類活動的地區(qū)，北極大氣中污染物的濃度也比較高，與南半球相比污染更為嚴(yán)重，但是它不滿足，或很難滿足形成臭氧洞的平流層極渦中低溫的必要條件。南極地區(qū)是一塊由海洋包圍的冰雪大陸，而北極卻是一片由大陸包圍的冰雪海洋。海陸分布的差異，對氣候和大氣環(huán)流產(chǎn)生了很大影響。例如，全球最低氣溫出現(xiàn)在南極地區(qū)，且南極的最低氣溫至少比北極低20 ；在平流層極地渦旋中，南極的溫度也低于北極。雖然北極冬季平流層極地渦旋中的溫度也能低于-78 ，但在極夜過后的春季，北極平流層極地渦旋中的溫度大多在-78 以上，在春季北極平流層中，很難滿足形成冰晶云的低溫條件。因此，到目前為止，北極春季并沒有出現(xiàn)過臭氧洞。
在目前大氣環(huán)境被破壞的情況下，無論是南極還是北極，存在消耗臭氧物質(zhì)的必要條件總是能滿足的，關(guān)鍵在于能否出現(xiàn)形成平流層冰晶云的低溫必要條件。南極春季，大都能滿足出現(xiàn)臭氧洞的平流層低溫必要條件，因此春季南極臭氧洞仍將出現(xiàn)；在北極很難滿足出現(xiàn)臭氧洞的平流層低溫必要條件，只是當(dāng)春季平流層溫度異常偏低時，才有可能在春季出現(xiàn)臭氧低值區(qū)。南北極大氣臭氧虧損的程度將隨大氣環(huán)流，特別是極地渦旋的狀況而發(fā)生變化。
正是由于平流層溫度、極地渦旋強(qiáng)度和位置的變化，造成了2002年南極春季臭氧洞的異常偏?。ㄗ钚r只有同期平均面積的1/7）和各年南極臭氧洞強(qiáng)度和范圍的變化。在當(dāng)前大氣環(huán)境被污染的情況下，極地大氣臭氧虧損的程度更多地將隨大氣環(huán)流，特別是極地渦旋中的低溫狀況而發(fā)生變化。其中，極夜結(jié)束后極渦中的持續(xù)低溫是南極臭氧洞形成的關(guān)鍵因素。
1979年以來，只有2011年和1997年2年，由于北極極渦強(qiáng)、溫度特低，在極夜過后的春季，平流層極渦還短暫(10-15天)保持低于-78 的低溫。2011年在北極地區(qū)，出現(xiàn)了虧損40%的異常低值中心，此時因化學(xué)原因產(chǎn)生的臭氧虧損量達(dá)160-200 DU，可與發(fā)生南極臭氧洞時的虧損量相比擬。雖此時北極平流層中大氣臭氧的化學(xué)虧損的數(shù)值也很大，但由于當(dāng)?shù)卮杭敬髿獬粞跬ǔ?00 DU以上，本底值要比南極地區(qū)高100DU；加之低溫持續(xù)時間短，在北極仍未出現(xiàn)低于220 DU的區(qū)域。
（ 三極風(fēng)云 ，20140108）