地球臭氧層正在恢復，但溫室氣體的增加讓大氣循環陷入一場拔河比賽

消耗地球保護臭氧層的化學物質也引發了南半球大氣環流的變化?，F在，《自然》雜志的一項新研究發現，由于《蒙特利爾議定書》的簽署，這些變化已經停止，甚至可能逆轉?！睹商乩麪栕h定書》是一項國際條約，成功地淘汰了消耗臭氧層的化學物質。

 

“這項研究進一步證明了《蒙特利爾議定書》的深遠有效性。這不僅刺激了臭氧層的恢復，這也是最近南半球空氣循環模式變化的驅動因素。”第一作者安塔拉Banerjee說，她是博爾德的科羅拉多大學的CIRES訪問學者，在國家海洋和大氣管理局(NOAA) 化學科學部工作。她是作為哥倫比亞大學博士后開始這項工作的。

 

1985年發現的臭氧層空洞，每年春天都會在南極洲上空的大氣層中形成。臭氧損耗使空氣變冷，加強了極地渦旋的風力，并影響到地球大氣最低層的風。最終，臭氧損耗使中緯度急流和熱帶邊緣的干燥地區向南極移動。

 

先前的研究已經將這些環流趨勢與南半球的天氣變化，特別是南美洲、東非和澳大利亞的降雨量，以及洋流和鹽度的變化聯系起來。

 

1987年的《蒙特利爾議定書》逐步停止生產破壞臭氧層的物質，如氯氟碳化合物(CFCs)。從2000年左右開始，這些化學物質在平流層的濃度開始下降，臭氧層空洞開始恢復。在這項研究中，Banerjee和她的合著者已經表明，在2000年左右，南半球的環流也停止了向兩極擴張——這是對早期趨勢的停頓或輕微逆轉。

 

Banerjee說:“這項研究的挑戰在于證明我們的假設，即臭氧恢復實際上推動了這些大氣環流的變化，而這并非巧合。”

 

為證明這一點，研究人員使用一個兩步統計技術檢測和歸因：檢測是否特定模式的觀察風的變化不太可能僅僅是由于自然演變，如果是這樣，是否變化可以歸因于人為因素，如消耗臭氧層的化學物質和二氧化碳的排放。

 

利用計算機模擬，研究人員首先確定觀測到的環流趨勢停頓不能單獨用風的自然變化來解釋。接下來，他們分別分離了臭氧和溫室氣體的影響。

 

他們表明，盡管二氧化碳排放量的不斷增加使近地表循環（包括急流）繼續向兩極擴展，但只有臭氧的變化才能解釋循環趨勢的停頓。 在2000年之前，臭氧消耗和二氧化碳水平上升都推動了近地表環流的發展。 自2000年以來，二氧化碳繼續推動這一循環向極地移動，平衡了臭氧恢復的相反效果。

 

加拿大環境與氣候變化局的科學家、該論文的合著者之一John Fyfe說:“在真實世界的觀測中，確認臭氧驅動的循環趨勢的停頓，首次證實了科學界長期以來從理論上所預測的情況。”

 

隨著臭氧開始恢復，二氧化碳水平繼續攀升，未來就不那么確定了，包括那些受急流影響的南半球地區和那些處于干旱地區邊緣的地區。

 

“我們將此稱為‘暫停’，因為循環趨勢向極地移動可能會恢復、持平或逆轉。” Banerjee說，“臭氧恢復和溫室氣體增加的對立影響將決定未來的趨勢，這是一場拔河比賽。”