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南極平流層突然猛烈升溫,或導致今年臭氧層空洞明顯縮小

據相關的監測數據顯示,近日南極地區平流層出現了一次顯著的平流層爆發性增溫(SSW)事件,在大約30km高的平流層中層,不少地區在一周內增溫超過了30攝氏度,而在更高的層面(例如5百帕層面)會更劇烈。

受升溫影響,5百帕層面高低壓扭曲成“八卦”圖

平流層增暖事件不是地球大氣層中少見的事件,在過往年份的南北極均有記錄。這一類事件是由對流層上傳到平流層的超長Rossby波(行星波)不穩定增長後發生破碎,導致波動的機械能轉化為內能,引發的冬季極地平流層急劇增暖。在北半球,在海陸地形作用下下行星波相當活躍,這類事件在北半球冬季非常普遍;但在南半球,由於中高緯度地區基本為海洋,地形強迫作用明顯較弱,使得行星波活動和爆發性增溫事件較少,約平均5年左右會發生一次。而就當前的事件規模而言,可以說是觀測歷史以來少有的。

對於天氣與短期氣候方面,這次事件將導致南極極渦和極夜急流明顯減弱並漂移,同時這一信號也會向對流層傳播,南極濤動(AAO)也將轉為顯著負位相狀態。這將使得南極冷空氣更容易向北擴散,澳大利亞南部、紐西蘭、南美南部等南半球中緯度地區也會受到較劇烈的冷暖起伏影響;而長期看,這一平流層持續較久的低頻動力信號會延續數月,南極濤動很可能會持續較長時間處於負位相狀態。

而從環境角度看,本次事件也會導致今年南極臭氧空洞明顯減小——南極上空的臭氧層空洞有一部分其實是一個季節性現象,每年7-8月(南半球冬季)開始出現,9-10月(春季)達到頂峰,到11-12月逐漸結束;這與南極極夜期平流層低溫環境下形成的珠母雲(極地平流層雲)有關,當溫度低於-78攝氏度時就可形成這類雲。它們為氟氯烴分解出氯自由基提供了環境,而氯自由基正是直接破壞臭氧的物質。

而從這個角度上說,每年的臭氧層空洞面積其實就和南極上空平流層的天氣條件有關。在2019年,平流層出現爆發性增溫時間,將使得南極平流層明顯偏暖,這導致珠母雲的形成受限,抑製氟氯烴分解出氯自由基的過程,最終使得其消耗南極臭氧層的程度減小,進而有利於南極上空臭氧層空洞面積在未來數個月處於偏小狀態。

當然,說到南極臭氧層空洞面積的減小,還是和人類的共同努力分不開的。在《蒙特利爾協議書》簽訂後,很多破壞臭氧層的化學物質的生產已經得到大幅控制,甚至不少已經被停用,這也使得在更長的總體趨勢上,臭氧層空洞面積自21世紀初的頂峰有了明顯下降。而配合今年的天氣條件,臭氧層空洞面積有望在未來數月達到近來年最小值之一。

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