揭示大型野火对臭氧层动态的复杂影响

Josiah02

　　中国、德国和美国的科学家发现了大规模野火事件与臭氧层化学之间的意外联系，这一发现凸显了地球大气的脆弱平衡。这项研究发表在《科学进展》上，揭示了野火（例如 2019/20 年澳大利亚灾难性的丛林大火）如何以前所未有的方式影响平流层。
　　臭氧层是保护地球上的生命免受有害紫外线 (UV) 辐射的重要屏障，得益于《蒙特利尔议定书》，臭氧层正在逐渐恢复。这项具有里程碑意义的国际条约于 1987 年通过，成功逐步停止了造成臭氧层损耗的多种物质的生产。
　　过去几十年来，臭氧层已显示出明显的修复迹象，这是全球合作和环境政策的证明。
　　然而，这一至关重要的大气层的稳定性现在正面临着新的、意想不到的挑战。在 2019/20 年澳大利亚野火期间，研究人员观察到平流层气溶胶急剧增加，这些微小颗粒会影响气候、健康和大气化学。
　　研究小组利用先进的卫星数据和数值模型，成功地通过一种新现象——烟雾涡旋（SCV）证明了野火的影响。
　　“SCV 是一个强大的、充满烟雾的漩涡，它将野火排放物输送到平流层，高度可达 35 公里，”中国科学院大气物理研究所的苏航教授解释说，他是这项研究的通讯作者之一。
　　“这一过程导致南半球中层平流层的气溶胶含量至少增加了一倍。这些气溶胶一旦到达如此高的高度，就会引发一系列影响臭氧浓度的异质反应。”
　　国际团队发现，这些由野火引起的气溶胶促进了非均相化学反应，结果反而导致不同大气层的臭氧消耗和臭氧增加。
　　虽然低层平流层经历了严重的臭氧损失，但他们发现，较高海拔（即中层平流层）气溶胶的化学反应增强，导致臭氧增加。在南半球中纬度地区，这种复杂的相互作用成功缓冲了特大森林火灾事件发生后几个月低层平流层中观测到的约 40%（最高 70%）的臭氧损耗。
　　那么这为什么重要？
　　“我们的研究揭示了一种意想不到的关键机制，即野火烟雾中的吸收性气溶胶，如黑碳，可以诱发并维持跨越数千公里的巨大烟雾涡旋，”另一位通讯作者、马克斯普朗克化学研究所的程亚芳教授说。
　　“这些涡旋可以持续数月，将气溶胶带入平流层深处，并在不同高度以不同的方式影响臭氧层。这凸显了随着气候变化的进展，需要继续保持警惕和研究。”
　　臭氧层在过滤紫外线辐射方面的作用对于保护地球上的所有生命形式至关重要。《蒙特利尔议定书》在减少消耗臭氧层物质方面取得的成功是一项巨大的成就，但新发现强调，因气候变化而加剧的自然事件给这一脆弱的臭氧层带来了额外的风险。
　　随着全球变暖导致的野火发生频率和强度不断增加，SCV的形成及其对平流层的影响可能会变得更加普遍，威胁到臭氧层的微妙平衡。
　　这项研究为研究野火和其他气候驱动事件如何影响未来平流层化学和臭氧动力学开辟了新的途径。