为何会有南极臭氧空洞？

为了更好地解释“南极臭氧空洞”这个大气现象，我们在这里首先引入一个概念——Dobson，处于纪念发明观测大气臭氧的英国物理学家G.M.Dobso的缘故，国际上通用的臭氧含量的单位为多普生单位，即Dobson (DU)。1个DU相当于在0℃时一个标准大气压下百分之一厘米气柱长度，大气中臭氧的平均柱含量大约为300DU。

南极地区10月份臭氧平均浓度变化（20世纪60年代～20世纪末）（摘自英国大气科学中心网站，http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/index.html）

据王维和介绍，南极臭氧的减少最早是在20世纪70年代由英国科学家通过地面观测首次发现的，上图为南极地区10月份臭氧平均浓度自20世纪60年代到20世纪末期的变化趋势10月份南极臭氧的平均含量从20世纪60年代的300DU到20世纪末期降到100DU左右，几乎减少了三分之二。

到了20世纪70年代末，人类通过卫星首次绘制了南极臭氧分布和南极臭氧洞图像。下面这张图则是搭载在美国雨云7号卫星（NIMBUS-7）上的臭氧总量测绘光谱仪（TOMS）绘制的南极臭氧洞变化图，从图中可以看出，南极臭氧洞从20世纪80年代开始逐步加剧。臭氧洞通常指的臭氧总含量低于220DU的区域。

1980年～1991年南极10月份南极平均臭氧浓度分布（摘自英国大气科学中心网站，http://www.atm.ch.cam.ac.uk/tour/index.html）

“通常来说，南极臭氧洞每年的8月份开始形成，10月初面积达到最大，覆盖的区域甚至超过了南极大陆，臭氧浓度也降到最低水平。通过前面两张图片，清楚地说明了一个问题：南极上空的臭氧层空洞，成一个波动增大的趋势。”王维和简单地总结了一下南极臭氧层空洞的规律，那么究竟是何原因导致了这一现象呢？

“关于臭氧洞的成因，目前全世界各国科学家普遍接受的解释是，臭氧洞是由臭氧消耗物质在南极特殊的气象条件下形成的。”

王维和描述道，在每年南半球的冬季的南极形成寒冷的涡旋，气象学家称之为极涡。极涡的形成将南极大陆的冷空气与外界空气隔绝，使得赤道地区的臭氧无法与南极上空的空气混合。同时，由于极涡内空气的温度可降至-80℃以下，在平流层中形成了特殊的云，即极地平流层云。平流层云滴中含氢、氮、氯的各种化学物质通过光化学过程中被转化成活跃的自由基，迅速将3个氧原子含量的臭氧（O3）分解为分子氧（O2）和原子氧（O），从而破坏了臭氧层，形成了臭氧洞。

风云三号气象卫星观测的2009年南极臭氧洞变化过程（中间白色代表没有观测信号的极夜地区）

“至今为止由于尚缺乏在南极地区平流层中这些微量组分的数据，要想彻底地解释南极出现臭氧洞的现象还不可能。通常认为人为因素中主要是由于人类活动排放到大气中的上述三类化学物质增加是破坏臭氧层的主要原因之一。”