中山站的南极臭氧洞观测.pdf

科学时报/2009年/3月/13日/第A03版
国内

中山站的南极臭氧洞观测

田小明

“南极臭氧洞的强度和范围时大时小，各年是有变化的，空洞中的最低值也是波动的。从中
山站的观测数据看，近20余年来，中山站大气臭氧总量与全球臭氧变化一样，一直呈明显的下
降趋势，我们去年观测的数据也支持这一点。”第二次到中山站，老祁一见面就对记者说。
老祁就是祁栋林研究员，四十出头，一位非常风趣的科学家，来自中国气象科学研究院青海
瓦里关山科学全球大气本底站，有在中山站越冬的经历，曾因首次发现青藏高原地区出现臭氧低
值区而引起媒体关注，是我国研究大气成分尤其南极大气成分的专家之一。这次赴南极考察，祁
栋林主要执行“中山站大气成分在线观测”这一项目。因为其中一项重要内容就是释放探空气球，
探测大气成分数据，大家都开玩笑说他不远万里来南极放气球来了，他就严肃地讲解大气成分研
究的重要性，完了又哈哈笑。笑似乎是南极考察队员之间最好的交流方式，也似乎是常态，只要
有3个人以上，就能听到风格不同的笑声。
祁栋林的任务之一就是更新设备——把老的仪器拆下来，安装新的观测设备。他一上站，就
安装好了新设备，并开始记录数据资料。他留了个心眼，没有拆卸老设备，而是让新老两套设备
同时工作，这样他就可以进行比对，检验设备情况。从两个月的数据记录看，两套设备记录的数
据完全一致，说明中山站十几年来的数据非常稳定可靠。他的另一决定是今年不拆卸老设备，而
是让新老两台设备同时工作一年，进行一年的比对。
臭氧主要分布在平流层中，通常最大浓度出现在离地面22～27公里的地方。臭氧在空气中
的含量并不高，如果把大气中的臭氧全部收集起来，在气压为一个标准大气压和温度为0℃的标
准情况下，大气臭氧总量的全球平均累积厚度仅为3mm左右，也就是大致只有两个五分硬币那
么厚。
祁栋林说了个“好臭氧”和“坏臭氧”的概念：虽然臭氧在大气中含量很少，但由于它能大
量吸收太阳紫外辐射，对地球生态系统和大气环境有重要影响。如果大气臭氧耗损，到达地面的
太阳紫外辐射增强，则会导致人类皮肤癌和白内障发病率增加，免疫力下降，还会使农作物减产，
浅海浮游生物受损。因此，在平流层大气中，臭氧能阻挡太阳的有害紫外线，是“好臭氧”，臭
氧层是地球生物的保护伞。而在对流层和近地面，臭氧是一种有害的污染物质，是光化学烟雾等
污染事件产生的重要原因，会对植物和人类等动物的呼吸系统等产生伤害。其生成与汽车尾气、
火力发电厂和工业废气等排放的氮氧化物和挥发性有机化合物（VOC）等有关。
人们关心的南极臭氧洞并不是全年都存在，而是只出现在南极春季。通常，南极臭氧在7月
下旬开始减少，8月中旬后就出现较为明显的臭氧洞，9月下旬到10月上旬臭氧洞面积最大，10
月底后臭氧量急剧增加，臭氧洞逐渐填塞，12月中旬恢复正常，南极上空就不再有臭氧洞了。
南极臭氧量在不断下降，但臭氧洞却呈无规则变化。祁栋林说，1979年春季，南极地区刚出
现臭氧洞时，范围并不大。随后，臭氧洞的范围逐年扩大：1987年春季面积达2000万平方公里，
1988年后稍有缓和，1990年以后再次加剧。2000年，南极臭氧洞面积最大达2800万平方公里，
占据了整个南极洲，与正常值相比，臭氧总量耗损了70%左右。2002年9月底到10月初，南极
臭氧洞应该最大的时间却小得可怜，最小面积不到300万平方公里，只有近10年来平均值的1/7。
祁栋林介绍，到目前为止，整个地球仅仅在南极上空春季出现了臭氧洞。并不像有些媒体上
说的那样，全球有3个臭氧洞。北极邻近地区是2000年左右受天气系统影响形成过臭氧小洞，
而青藏高原仅仅是夏季出现臭氧低值中心。

“南极臭氧洞给我们一个最重要的启示：环境保护刻不容缓。”祁栋林说。虽然人们对南极
臭氧洞和全球性臭氧减少成因的认识还不尽一致，但不能因为某些年南极臭氧洞变小而对环境保
护掉以轻心。
祁栋林算了一笔账：一个氟里昂分子分解产生的氯离子可以消灭1万个臭氧分子，而由溴化
烃分解产生的溴离子对臭氧的破坏作用，比氯离子还要大50倍，它们自身都能再生，在大气中
寿命都很长。即使目前人们不再向大气排放这类污染物，其对臭氧的破坏影响仍可以维持几十年
至100年。“至少是50年。”他强调说。
记者第二次上站，正值昆仑站成功建立并举行开站仪式。自然就谈起一个话题：有没有在昆
仑站的观测计划？
祁栋林说，昆仑站正好位于南极臭氧洞的中心地带，在昆仑站进行常年观测，并与中山站和
其他观测点资料进行比对，数据将更具权威性和全面性。
但问题也存在：观测大气成分的手段主要以仪器自动化观测为主。由于昆仑站区极端的低温
环境，夏季温度只有-40℃，极端温度超过-80℃，他们的设备虽然经过保暖措施，也只能保证在
-40℃条件下工作。所以，昆