研究：北极上空的臭氧破坏导致整个北半球的天气异常

气候科学家们看到，每次北极上空的臭氧层变薄后，整个北半球的天气都会出现异常。在整个中欧和北欧、俄罗斯，尤其是在西伯利亚，春季异常温暖干燥。然而，在其他地区，如极地地区，湿润的条件普遍存在。这些天气异常现象在2020年特别明显。瑞士的那个春天也是异常的温暖和干燥。

在气候研究中，平流层臭氧破坏和观察到的天气异常之间是否存在因果关系是一个争论的问题。平流层中的极地漩涡也发挥了作用，它在冬季形成，在春季消退。迄今为止，对该现象进行调查的研究人员得出了相互矛盾的结果和不同的结论。

现在新的发现让情况变得清晰起来，这要归功于博士生Marina Friedel和瑞士国家科学基金会Ambizione研究员Gabriel Chiodo。两人都是苏黎世联邦理工学院大气化学教授Thomas Peter 领导的研究小组的成员，并且正在与普林斯顿大学和其他机构合作。

为了发现一个可能的因果关系，科学家们进行了模拟，将臭氧消耗纳入两个不同的气候模型。大多数气候模型只考虑物理因素，不考虑平流层臭氧水平的波动，部分原因是这将需要更多的计算能力。

然而，新的计算结果表明：2011年和2020年在北半球观察到的天气异常的原因主要是北极上空的臭氧耗损。科学家们用两个模型进行的模拟在很大程度上与这两年的观测数据相吻合，以及其他八个用于比较的此类事件。但是当科学家们在模型中“关闭 ”臭氧破坏时，他们无法重现这些结果。

“从科学的角度来看，最让我们吃惊的是，尽管我们用于模拟的模型完全不同，但它们产生了相似的结果，”共同作者、大气和气候科学研究所的SNSF Ambizione研究员Gabriel Chiodo说。

机制解释

根据研究人员的新理解，这一现象始于平流层中的臭氧消耗。要使那里的臭氧被分解，北极的温度必须非常低。 Friedel指出：“只有当天气足够冷，并且平流层中的极地涡旋很强时，臭氧才会被破坏，大约离地面30到50公里。”

正常情况下，臭氧会吸收太阳发出的紫外线辐射，从而使平流层变暖，并有助于在春季分解极地漩涡。但是，如果臭氧少了，平流层就会变冷，旋涡就会变强。Chiodo说：“一个强大的极地漩涡然后产生在地球表面观察到的效果。因此，臭氧在北极周围的温度和环流变化中发挥着重要作用。”

长期预测可能更准确

新发现可以帮助气候研究人员在未来做出更准确的季节性天气和气候预测。这可以更好地预测热量和温度变化，“这对农业很重要，”Chiodo说。

Friedel补充说：“观察和模拟臭氧层的未来演变将很有趣。”这是因为臭氧消耗仍在继续，尽管氯氟烃（CFCs）等消耗臭氧的物质自1989年以来已被禁止。CFCs的寿命非常长，在大气中徘徊50至100年；它们导致臭氧破坏的潜力在退出流通后仍持续几十年。她说：“然而，CFCs的浓度正在稳步下降，这提出了一个问题：臭氧层恢复的速度有多快，这将如何影响气候系统。”