“臭氧消耗竟然早在20世纪50年代末就可能已经发生,这比我预想的要早得多,简直让我震惊不已,”大气化学先驱、该研究的共同作者苏珊·所罗门教授表示。
以下研究揭示了臭氧层消耗何时、何地、如何开始——以及为何这些发现对未来大气监测至关重要。
科学家们进行了一次类似于“时间旅行”的思维实验。他们提出的问题是:如果20世纪中期就拥有今天这样精密的卫星仪器和检测算法,那么人类活动导致臭氧层出现清晰可辨的损耗信号,最早会在什么时候被观测到?
利用历史大气数据和现代建模技术,他们发现第一个人为因素导致的臭氧损耗的、统计上明确的“指纹”,将在 1957年 被观察到。这比1985年首次报告的南极臭氧空洞早了大约30年。
教科书长期以来一直将氯氟碳化物——用于制冷剂、推进剂和发泡剂——视为臭氧消耗的罪魁祸首。这项新研究揭示了一个不同的早期元凶。
最早可检测到的臭氧损耗是由 四氯化碳(CCl₄) 引起的,这种化合物从20世纪30年代开始被大量用于干洗和工业脱脂。这对研究团队来说是一个重大的意外。
虽然氟利昂最终成为占主导地位的臭氧消耗物质,但四氯化碳似乎是最早在高层大气中积累到足以造成可测量破坏浓度的化学品。
人类活动导致臭氧损耗的第一个清晰“指纹”并非出现在极地地区。相反,它是在 热带地区的平流层上层 被发现的。这个区域位于赤道附近、距地表约30至50公里的大气层。这一发现颠覆了传统上围绕南极展开的臭氧消耗地理叙事。
除了修正历史记录,这项研究还传递出一个面向未来的、关于大气科学与政策的重要信息。
它表明,在像南极臭氧空洞这样引人注目的剧烈效应变得可见之前很久,大气层就已经可以显示出微妙的早期预警迹象。它还表明,造成破坏的化学物质可能出人意料,不一定是最终获得最多关注的那一种。
所罗门强调了这一教训的紧迫性:“持续进行监测至关重要,这样我们才能全面了解大气层如何响应污染并进行自我恢复”。
这篇论文也提醒人们,虽然《蒙特利尔议定书》取得了巨大成功,让臭氧层走上了愈合之路,但这不应该让世界产生自满情绪。如果监测工作不能持续且无法得到改进,今天同样微妙、早期的臭氧损耗可能正在由其他化学品引发。