40年前南極“空洞”的發現拯救了地球

◎本報記者 張佳欣

40年前，3位英國科學家報告稱，南極洲上空正發生着一些出乎意料的事情。彼時，他們未曾料到，自己竟意外成就了20世紀最偉大的地球物理發現之一，翻開了一頁意義非凡的科學篇章。

1985年5月16日，該團隊在《自然》雜誌上發表論文，明確指出南極洲上空的大氣臭氧層存在一個空洞。這一發現促使國際社會迅速採取行動，催生了人類歷史上首個應對環境問題的全球性條約——《蒙特利爾議定書》。至今，它仍是唯一一份獲得全球所有國家批准的聯合國條約，可謂拯救了地球。

日前，英國南極科學研究所臨時科學主任多米尼克·霍奇森將這一發現譽為“20世紀最重要的環境發現之一”，強調其彰顯了“堅實的科學、清晰的溝通和國際合作”在應對全球威脅方面的強大力量。

分析十年數據發現異常

作出這一發現的3位科學家是英國南極調查局的喬·法曼、布萊恩·加德納和喬納森·尚克林。多年來，他們一直默默收集並分析多布森臭氧分光光度計採集的數據。

起初，他們只是想更好地瞭解南極洲上空的大氣狀況。然而，1981年，他們的數據開始呈現出一些無法解釋的奇怪趨勢。

尚克林分析了10年的數據後發現，南極洲上空的臭氧含量隨季節波動：臭氧空洞通常在南極春季（北半球8月至10月）達到最大，隨後逐漸縮小，在夏季開始時（北半球12月）消失。

自20世紀70年代起，科學家們一直擔心氟氯烴（一種用於氣溶膠噴霧劑和製冷的人造氣體）可能會破壞臭氧層。當時的主流理論認為，破壞主要發生在熱帶地區上空40千米以上的高空。在那裏，強烈的紫外線輻射會分解氟氯烴分子，催化破壞臭氧。

然而，1985年，尚克林等人的研究幾乎得出了相反的結論：臭氧消耗發生在南極洲，且速度驚人。

3名科學家認為，南極洲極端寒冷的大氣條件和極地平流層雲的形成，為氟氯烴中的氯化合物提供了高度反應性的環境。當早春陽光重返該地區時，這些具有反應性的氯分子迅速分解臭氧，導致臭氧層急劇變薄，即人們現在所説的臭氧層空洞。

1986年，美國科學家發表的一篇論文證實了這種複雜的化學反應，確認氟氯烴是南極洲臭氧層破壞的直接原因。

催生全球首個環境條約

1987年，即臭氧空洞發現論文發表僅兩年後，197個國家和歐盟簽署了《蒙特利爾議定書》。該議定書要求逐步淘汰氟氯烴，並採取預防措施，禁止發明會破壞臭氧層的化學物質。

英國南極調查局官網稱，德勤公司在2015年進行的一項分析表明，若非3名科學家及時發現臭氧層空洞問題，《蒙特利爾議定書》的出台可能會推遲長達10年，這將極大加劇臭氧層耗損所帶來的影響。

該議定書通過阻止有害紫外線輻射到達地球表面，挽救了成千上萬人的生命。聯合國環境規劃署估算，倘若沒有該議定書，到2030年，全球皮膚癌病例將會增加14%。

《蒙特利爾議定書》還對緩解氣候變化發揮了重要作用。英國研究與創新署資助的研究發現，若繼續使用氯氟烴，到本世紀末，全球氣温可能會額外上升2.5℃，這一影響將給世界各地的生態系統和人類社會帶來毀滅性後果。

《蒙特利爾議定書》也在與時俱進，根據新的科學證據持續作出調整。2016年，氫氟碳化物（一種強效温室氣體，曾作為氯氟烴的替代品）被列入受控物質清單，各方因此達成協議，將在30年內逐步減少其使用量。

這一議定書至今仍是全球國際合作應對環境危機的一個里程碑。它表明，憑藉明確的科學依據、協調一致的政策和國際承諾，人類能夠實現有意義的變革。在當今人類面臨氣候挑戰之際，這一經驗依然至關重要。

臭氧層空洞何時恢復

臭氧層是地球生命的隱形保護傘。長期以來，人們對臭氧層空洞何時恢復有多種看法。

而據IFLScience最新報道稱，氯氟烴在大氣中的存續時間超過50年，因此，即便不再有新的排放，臭氧層空洞也可能要到2070年之後才能完全恢復。

好消息是，世界經濟論壇官網稱，近幾十年來，臭氧空洞的縮小一直保持着積極趨勢。

美國國家航空航天局臭氧研究團隊負責人、戈達德太空飛行中心地球科學首席科學家保羅·紐曼説：“2024年南極洲的臭氧空洞比21世紀初的空洞要小。過去20年我們看到的逐步改善表明，國際社會為遏制破壞臭氧層的化學物質所做的努力正在奏效。”

不過，氣候變化本身也可能使恢復過程複雜化，因為大氣温度和環流模式的變化可能會影響臭氧的形成和消耗。