为什么臭氧层空洞会出现在南极上空?而且在9,10,11月份时会比较明显?
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可能与太阳黑子运动有关
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自从发现在南极上空存在臭氧空洞以后,为了查实和弄清臭氧层耗减及臭氧空洞形成的原因 ,美国宇航局(NASA)牵头组织了数十个科学家于1986年和1987年的9~11月,两次赴南极 进 行臭氧探险活动,寻求揭示臭氧空洞形成的机理。在第二次探险中获得了有效的探测结果, 由此推理出臭氧空洞形成的机理。 人类所排放的CFCs主要在北半球,其中欧洲、俄罗斯、日本和北美洲约占总排放量的90%。 这种不溶于水和不活泼的CFCs,在头1~2年内在整个大气层下部并与大气混合。这种含有CF Cs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,这样经过整个平流层的空气几乎都含有相同浓度的CFCs,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。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CFCs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CFCs和哈龙。它们受到紫外线UV-C照射,分解出Cl•和Br•并与臭氧反应生成CIO•和BrO•消耗臭氧。由于冰晶的吸附作用,积累的CFCs和哈龙在一段时间内集中分解出Cl泛虰r吩偌由闲纬杀Щ岱⑸ 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, 导致臭氧空洞形成。 随着夏季的到来,南极臭氧层得到逐渐恢复,然而臭氧减少的空气可以传输到南半球的中纬度,造成全球规模的臭氧减少。。
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所谓“臭氧层空洞”实际上是臭氧密度不到正常密度一半的稀薄层,而并不是一点臭氧也没有。 臭氧的形成过程:在阳光作用下,一个氧分子由两个氧原子组成,在大气中,一个氧分子会同一个氧原子结合,形成一个由三个氧原子组成的分子,这就是臭氧。而臭氧也会发生分解,重新变成一个氧分子和一个氧原子。这两种化学变化叫做光化学反应,而氟里昂这一族类的化学物质就是加速臭氧分解的催化剂。决定大气中O3含量及变化的因素主要有三个,一是臭氧合成与分解的光化学平衡,二是催化化学过程,三是大气环流和涡旋输送。 赤道接受太阳照射最强,是最易产生臭氧的地区,但由于大气环流作用,产生的臭氧会被带到别处,向南北输送。因此在中高纬度臭氧最多,而在赤道上空最少。 大气环流对臭氧的输送在北半球作用强于南半球,“但也和地形有关”,邹捍主任指着电脑中的一幅“全球臭氧总量分布图”告诉记者:“这一带是美国的落基山脉,这一带是青藏高原,这一带是安地斯山,这些高山地带在图上为蓝色,表示这些地区的臭氧层稀薄。” 南极冬天的极夜期间会有极地涡旋,这是一股围绕南极转的强气流,这样南北方向吹的风就少了,从而阻止了南北方向物质的交换。臭氧层遭到污染物质的破坏而逐渐消耗,却没有来自南极以外的臭氧补充进来,因而含量会显著降低。另外,在冬天,南极上空平流层的温度会低至零下80度,此时水汽会凝华成冰晶而形成冰晶云。在气体和固体的冰晶云交界的界面处会发生一种非均向化学反应,促使污染物“杀死”臭氧。 春天,太阳出来了,冰晶云化了,由于这种“非均向化学反应”必须借助气体和固体的交界面才会发生,因此界面消失了,反应也就停止了。而此时大气温度上升,运动增强,极地涡旋被破坏,南北方向的物质交换开始了,南极上空的臭氧又会逐渐增多。由于南北半球的季节是相反的,南极的冬天开始于8月,因此每到下半年,关于南极臭氧层变稀薄的消息就会明显增多。 在南极地区上空,臭氧层损耗大多开始于8月底,一直延续到10月份并达到高潮,到11月底和12月初才能恢复。而北极地区上空则是在1—3月开始。到了夏季,这些低值区又会自行恢复常态。但如果臭氧损耗严重,恢复就会迟缓。。
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因为南极没人