人类的行动会影响地球的气候VIP专享VIP免费

cPDF版本1980年代中期在南极春季大气臭氧层中发现一个洞1，揭示了人造臭氧消耗物质（ODS）构成的威胁：这些化合物造成的破坏使人和地球生态系统暴露于有害的紫外线辐射。与此相关的，意想不到的效果被揭露在21世纪初，当研究2，3结果表明，南极臭氧洞位于10至20公里左右，已经影响了整个南半球的大气循环，一直到南半球地表，最显着的是使夏季的射流向极移。1987年《蒙特利尔议定书》及其后续修正案禁止了消耗臭氧层物质的生产和使用。因此大气ODS浓度下降，和臭氧层恢复的第一迹象已经出现4，5。Banerjee等人在《自然》中写作。6报告指出，自臭氧恢复开始以来，与空穴相关的循环效应已经暂停。平流层臭氧吸收紫外线太阳辐射，吸收的能量加热平流层，即平流层，它是大气层第二低的层。因此，臭氧层的消耗和相关的加热不足使平流层变冷，实际上，由于臭氧洞2，南极春季平流层在1960年代末至1990年代末期间冷却了约7°C。这种冷却增加了南中纬度和南极之间的南北温度梯度，这加强了南半球的平流层西风，并反过来导致对流层中射流的极移（极低层）。大气）。目前尚不清楚为什么平流层风的变化会影响下层对流层的环流。平流层仅代表大气质量的15％，因此，在运动时，其动量远小于对流层。然而观察和计算建模证实，对流层喷流是在每月，季节性和年代际时间尺度在同温层风的变化敏感，并且极性平流层，所述冷却与对流层射流向极移位相关联7。到20世纪末，夏季的对流层射流已经移动了大约2度纬度，从而改变了大气热量和水分的传输。这促成了南极半岛，巴塔哥尼亚和新西兰的升温，以及塔斯马尼亚岛和西部的新西兰干燥，影响了南方的流通，温度和盐度海8，9。自从二十一世纪初以来，对流层环流趋势的停止已经被注意到10，但是Banerjee及其同事是第一个正式将其归因于《蒙特利尔议定书》的影响的人。作者必须克服几个困难，以证明极移已经暂停，并将暂停归因于平流层臭氧水平的变化。首先，中纬度和极纬度的大气环流的自然年际变化很大，这使得检测这些地区的大气环流趋势具有挑战性11。因此，尽管自2000年以来未观察到统计学上的极度偏移（如Banerjee和合著者的报告；图1），但这仍是首次首次显示缺乏统计学上的显着趋势代表着真正的停滞。转移。另一个困难是要找出同时影响大气环流的众多因素中的哪一个是造成停顿的原因。Banerjee及其合作者通过使用气候模型进行多次计算模拟来解决此问题。一组模拟旨在再现观测到的气候变化，因此解释了所有已知因素：人为因素，例如温室气体浓度增加，以及大气中臭氧和ODSs的变化；和自然因素，例如火山喷发和太阳周期。这些模型模拟忠实地再现了观测到的气候变化性，包括在臭氧消耗期（从1970年代末到2000年）期间射流的极向偏移，以及此后停止偏移。进行了进一步的实验，其中一次仅包含一个或几个因素。这使Banerjee及其同事能够估算出每个因素对流通趋势的贡献。他们发现，只有考虑到消耗臭氧层物质水平变化和相关的臭氧浓度变化的模拟，才能在耗尽期间重现射流的极移和随后的停顿。相比之下，在臭氧消耗和恢复期间，温室气体浓度的增加将对流层射流推向极点。其他因素，例如气溶胶水平的变化或太阳的可变性，对模拟趋势没有统计学上的显着影响。Banerjee等。还表明，他们的结果对模型公式的细节相对不敏感。例如，一些模型包括大气化学反应，并明确计算了臭氧消耗量和消耗臭氧层物质排放量的回收率。但是，这些模型并未包括海洋与大气之间的相互作用，因此会错过任何可能影响对流层趋势的海洋-大气反馈。另一套模型的确包含了海洋与大气的相互作用，但没有包括大气化学与物理学之间的相互作用，因此无法重现任何化学-气候反馈。无论模型的细微差别如何，都出现了类似的情况：臭氧恢复开始时，对流层循环趋势停止了。那么，这些发现的含义是什么？首先，结果表明，至少在过去的20年中，臭氧的恢复在对流层循环中施加了足够强大的力，足以克服温室气体增加的不利影响。这是关于这两个因素在过去和未来流通趋势中的相对作用的长期辩论的关键贡献12。但是，不能保证臭氧的影响将在未来主导这些趋势。随着臭氧水平的继续恢复，其变化速率和对气候的...