“目前還有很多國家和地區沒有大氣觀測的數據和排放清單。沒有數據,就沒有辦法說明他們排放了多少,是增加了還是減少了。”
一些臭氧層消耗物的大氣濃度或排放在增長,但它們暫未受《蒙特利爾協定書》管控。
在人們撐傘抵擋紫外線的夏日,可以吸收紫外線的臭氧層回歸視野。
1970年代,南極上空的臭氧層空洞被發現。1987年,聯合國成員國簽訂了《蒙特利爾議定書》,共同約定将要逐步淘汰臭氧層“殺手”氟利昂CFC(又稱氟氯碳化物)和其它多種物質。經過三十多年的努力,臭氧層空洞在2000年左右達到最低值,并臭氧層空洞逐漸減小,預計在2060年左右恢複到1980年的水平。
2019年7月29日,一篇題為《未來大氣臭氧層恢複面臨的若幹挑戰 (Challenges for the recovery of the ozone layer)》的論文發表在《自然-地球科學(Nature Geoscience)》雜志上,文章羅列出五大挑戰,并引用了不同場景下修複臭氧層将可能被推遲多少年。
論文的第一作者、美國麻省理工全球變化科學中心研究員方雪坤博士介紹,這篇文章總結了過去特别是最近一兩年内的相關研究,另外還加上了從全球大氣觀測網絡上獲得的最新觀測數據。
盡管地球的自然界也産生臭氧層消耗物(ODS),但方雪坤說:“貢獻最大的還是人為生産和消費的臭氧層消耗物。”
最新若幹研究發現一些臭氧層消耗物質的排放下降趨勢開始減緩,甚至反而上升。
南方周末曾有報道《被禁十年仍偷産氟利昂:臭氧層殺手回歸》,生态環境部也組織各地對企業全面排查。
“需要強調的是,目前還有很多國家和地區沒有大氣觀測的數據和排放清單。沒有數據,就沒有辦法說明他們排放了多少,是增加了還是減少了。”方雪坤說。
通過大氣觀測,可以獲取臭氧層損耗物質的直接大氣濃度數據,經過大型模型和算法的處理後,可以計算出各個區域的排放。
最新的這篇文章引用之前其它研究的結果,顯示如果CFC-11(三氯氟甲烷CCl3F,氟利昂的一種)的排放量維持在2002–2016年的平均值,那麼中緯度地區的臭氧層要想恢複到幾乎未受損的1980年水平要延遲約7年;對于南北極地區來說,完全修複還要多等約20年。
除了管控内的臭氧消耗物質異常排放之外,文章還提出了另外的挑戰。
大氣臭氧層恢複面臨的若幹挑戰(圖中漢語為沈姝怡翻譯) (《自然-地球科學》/圖)
一些臭氧層消耗物的大氣濃度或排放在增長,但它們暫未受《蒙特利爾協定書》管控。例如氧化亞氮(又稱一氧化二氮,N2O)既是溫室氣體又是臭氧層消耗物,既會造成氣候變暖,又會減緩臭氧層恢複的進程。雖然它已經被列入六大類溫室氣體之一,但是配套的具體管控措施還比較缺乏。
氧化亞氮的主要用途是汽車的助燃劑、火箭氧化劑,食品加工業和農業等生産中也會看到它。在自然條件下,氧化亞氮主要從土壤和海洋中排出。基于前人的研究結果,這篇論文表明,如果能在2020年前禁止所有人為消費與生産的氧化亞氮,那麼實現臭氧層修複可以早上5年。
全球變暖也可能會引起臭氧層的損耗。氣候變化和臭氧層損耗的關系很複雜,且并不是單向的:氣候變化會引起臭氧層損耗,臭氧層損耗也會引起氣候變化。氣候變化在某些區域會加速臭氧層損耗,或者加速臭氧層恢複。在接下來的50年裡,臭氧層若逐漸恢複,也會給一些區域的氣候變化帶來影響。
“未來重要關注點之一就是臭氧層修複的過程對氣候變化的影響,以及氣候變暖對臭氧層恢複的進程快慢的影響。”方雪坤說。
“地球工程”實驗對平流層的臭氧存在潛在破壞。這篇文章提到,為了緩解全球變暖,有科學家提出了往平流層注入硫酸鹽微粒,以達到成雲的效果來為地球降溫,但是硫酸鹽同時會對臭氧層産生消耗作用。2019年7月29日,哈佛大學公布平流層控制擾動實驗(SCoPEx)已啟動新項目,該項目提出使用碳酸鈣,是希望能克服損耗臭氧的問題。“地球工程”實驗的潛在副作用和工程方式還是目前沒有解決的難點,也可能是未來臭氧層恢複的挑戰。
“臭氧層保護的問題,不是一個完成時,而是一個進行時。現在和未來,還需要很多的科學研究、政策、環境管理和工業控制的工作來解決這個問題。”方雪坤說。
數據是解決問題的基礎。“特别是在南美洲、南亞、東南亞、中亞、非洲部分地區和美國東部還沒有大氣濃度觀測站。”方雪坤建議建立一個更加完整的大氣濃度觀測網絡。
更多的數據也有助于地區層面的管理和成效評估。比如說監測這些臭氧層消耗物質的大氣濃度,利用模型探究排放是否下降,排放位置是否發生變化,與政策的管控結果相比較,看是否有異常,從而開展一定的預測預警。
南方周末特約撰稿 沈姝怡
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