40年前南极“空洞”的发现拯救了地球

◎本报记者 张佳欣

40年前，3位英国科学家报告称，南极洲上空正发生着一些出乎意料的事情。彼时，他们未曾料到，自己竟意外成就了20世纪最伟大的地球物理发现之一，翻开了一页意义非凡的科学篇章。

1985年5月16日，该团队在《自然》杂志上发表论文，明确指出南极洲上空的大气臭氧层存在一个空洞。这一发现促使国际社会迅速采取行动，催生了人类历史上首个应对环境问题的全球性条约——《蒙特利尔议定书》。至今，它仍是唯一一份获得全球所有国家批准的联合国条约，可谓拯救了地球。

日前，英国南极科学研究所临时科学主任多米尼克·霍奇森将这一发现誉为“20世纪最重要的环境发现之一”，强调其彰显了“坚实的科学、清晰的沟通和国际合作”在应对全球威胁方面的强大力量。

分析十年数据发现异常

作出这一发现的3位科学家是英国南极调查局的乔·法曼、布莱恩·加德纳和乔纳森·尚克林。多年来，他们一直默默收集并分析多布森臭氧分光光度计采集的数据。

起初，他们只是想更好地了解南极洲上空的大气状况。然而，1981年，他们的数据开始呈现出一些无法解释的奇怪趋势。

尚克林分析了10年的数据后发现，南极洲上空的臭氧含量随季节波动：臭氧空洞通常在南极春季（北半球8月至10月）达到最大，随后逐渐缩小，在夏季开始时（北半球12月）消失。

自20世纪70年代起，科学家们一直担心氟氯烃（一种用于气溶胶喷雾剂和制冷的人造气体）可能会破坏臭氧层。当时的主流理论认为，破坏主要发生在热带地区上空40千米以上的高空。在那里，强烈的紫外线辐射会分解氟氯烃分子，催化破坏臭氧。

然而，1985年，尚克林等人的研究几乎得出了相反的结论：臭氧消耗发生在南极洲，且速度惊人。

3名科学家认为，南极洲极端寒冷的大气条件和极地平流层云的形成，为氟氯烃中的氯化合物提供了高度反应性的环境。当早春阳光重返该地区时，这些具有反应性的氯分子迅速分解臭氧，导致臭氧层急剧变薄，即人们现在所说的臭氧层空洞。

1986年，美国科学家发表的一篇论文证实了这种复杂的化学反应，确认氟氯烃是南极洲臭氧层破坏的直接原因。

催生全球首个环境条约

1987年，即臭氧空洞发现论文发表仅两年后，197个国家和欧盟签署了《蒙特利尔议定书》。该议定书要求逐步淘汰氟氯烃，并采取预防措施，禁止发明会破坏臭氧层的化学物质。

英国南极调查局官网称，德勤公司在2015年进行的一项分析表明，若非3名科学家及时发现臭氧层空洞问题，《蒙特利尔议定书》的出台可能会推迟长达10年，这将极大加剧臭氧层耗损所带来的影响。

该议定书通过阻止有害紫外线辐射到达地球表面，挽救了成千上万人的生命。联合国环境规划署估算，倘若没有该议定书，到2030年，全球皮肤癌病例将会增加14%。

《蒙特利尔议定书》还对缓解气候变化发挥了重要作用。英国研究与创新署资助的研究发现，若继续使用氯氟烃，到本世纪末，全球气温可能会额外上升2.5℃，这一影响将给世界各地的生态系统和人类社会带来毁灭性后果。

《蒙特利尔议定书》也在与时俱进，根据新的科学证据持续作出调整。2016年，氢氟碳化物（一种强效温室气体，曾作为氯氟烃的替代品）被列入受控物质清单，各方因此达成协议，将在30年内逐步减少其使用量。

这一议定书至今仍是全球国际合作应对环境危机的一个里程碑。它表明，凭借明确的科学依据、协调一致的政策和国际承诺，人类能够实现有意义的变革。在当今人类面临气候挑战之际，这一经验依然至关重要。

臭氧层空洞何时恢复

臭氧层是地球生命的隐形保护伞。长期以来，人们对臭氧层空洞何时恢复有多种看法。

而据IFLScience最新报道称，氯氟烃在大气中的存续时间超过50年，因此，即便不再有新的排放，臭氧层空洞也可能要到2070年之后才能完全恢复。

好消息是，世界经济论坛官网称，近几十年来，臭氧空洞的缩小一直保持着积极趋势。

美国国家航空航天局臭氧研究团队负责人、戈达德太空飞行中心地球科学首席科学家保罗·纽曼说：“2024年南极洲的臭氧空洞比21世纪初的空洞要小。过去20年我们看到的逐步改善表明，国际社会为遏制破坏臭氧层的化学物质所做的努力正在奏效。”

不过，气候变化本身也可能使恢复过程复杂化，因为大气温度和环流模式的变化可能会影响臭氧的形成和消耗。