观测数据显示:过去20年来,北半球大气层最底层的臭氧水平已达最高

科罗拉多大学环境科学研究所(CIRES)的研究人员通过商用飞机收集的臭氧数据,发现在地球北半球大气层的最低部分的污染物水平不断上升,已经达到过去20年以来的最高水平。尽管对臭氧前体排放的严格控制降低了包括北美和欧洲在内的一些地方的地面臭氧水平,但情况仍是如此。

观测数据显示:过去20年来,北半球大气层最底层的臭氧水平已达最高

对流层臭氧——位于地球表面和地球上空12至15公里之间的臭氧——是一种温室气体和空气污染物。其含量高时,会损害人类的肺部和周围环境中的植物。

最近发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项研究中,研究小组发现北半球上空的臭氧水平总体上有所上升。“这背后意义重大,因为这意味着,当我们试图限制本地污染时,它可能不会像我们想象的那样有效。”CIRES的科学家、该研究的主要作者奥黛丽·高德尔(Audrey Gaudel)表示。

高德尔说,根据她和她的同事们的记录,热带地区臭氧增加最多,而且从热带地区出口的臭氧可能正在驱动北半球其他地区的臭氧增加。

研究人员们还发现,在臭氧水平曾经最低的地区,例如马来西亚/印度尼西亚、东南亚和印度,臭氧水平的增加最为显著。1994-2004年期间,这些地区的臭氧值非常低,而2011-2016年这几年的臭氧值非常高。

以前的研究无法对北半球的臭氧趋势得出坚定的结论,因为长期监测地点太少,而且新卫星的覆盖范围接近全球,在臭氧趋势方面提供了相互矛盾的结果。

因此,研究人员转向了来自欧洲服役飞机的全球观测系统(IAGOS)计划的飞机数据。Gaudel说:“自1994年以来,IAGOS使用同一台仪器在每个平面上测量了全世界的臭氧,为我们提供了从地球表面到对流层上层的时间和空间上的一致测量结果。”从1994年到2016年,商用飞机捕获了34,600个臭氧剖面分析图,也就是每天捕获4个。

高德尔和她的同事利用这些测量数据计算了从上世纪90年代中期到2016年北半球11个地区对流层臭氧的变化。他们发现,在他们观察的所有地区,臭氧总量都在增加,包括四个在中纬度,两个在亚热带,两个在热带和三个赤道地区。平均而言,臭氧值中值每十年增加5%。

在所谓的“对流层下部”(lower troposphere),也就是更接近地球表面的地方,臭氧在一些中纬度地区上空已经减少,包括欧洲和美国,那里的臭氧前体排放已经减少。研究人员发现,这些减少被对流层的升高所抵消——净结果是臭氧总量从地表上升到12公里。

为了理解是什么导致了观察到的臭氧变化,研究人员查看了臭氧主要前体之一氮氧化物(NOx)的排放清单。氮氧化物用作全球化学传输模型MERRA-2 GMI的输入,该模型精确地重现了IAGOS的测量结果。该模型显示,热带地区人为排放的增加可能推动了北半球所观察到的臭氧增加。

接下来,高德尔想要更深入仔细地观察热带地区的臭氧。例如,非洲可能正在成为空气污染前体的全球热点,IAGOS的数据将让她更深入地了解非洲大陆在最近的趋势中所扮演的角色。她还将比较IAGOS的热带臭氧测量结果(在污染地区上方)和NASA大气断层摄影(ATom)实地运动的测量结果,后者在更偏远、污染更少的地区(包括热带地区)测量痕量气体和气溶胶粒子。她将观察欧洲航天局卫星上安装的收集大气成分信息的仪器——TROPOMI的测量结果。

高德尔说:“我们想了解臭氧及其前体的变化,以及受污染地区对偏远地区的影响。”“所以我们正在使用我们所拥有的最好的工具,包括IAGOS、ATom数据和TROPOMI数据,来获得臭氧及其来自不同种类人类活动和自然来源的前体的概况和柱状图。”

翻译/前瞻经济学人APP资讯组

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