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冰原地表使得南极地域的极地 涡旋比北极壮大

发布时间:2019-09-07 关注次数:

  影响臭氧浓度分布的要素_消息取通信_工程科技_专业材料。影响臭氧浓度分布的要素 江苏张付平易近 环节词:空气动力感化,CFCs,三水硝酸,吸化学催化感化,极地涡旋 论点摘要:太阳紫外辐射的强弱和季候变化是影响平流层大气中臭氧浓度凹凸变化的从导 要素。 人类

  影响臭氧浓度分布的要素 江苏张付平易近 环节词:空气动力感化,CFCs,三水硝酸,吸化学催化感化,极地涡旋 论点摘要:太阳紫外辐射的强弱和季候变化是影响平流层大气中臭氧浓度凹凸变化的从导 要素。 人类排放的氯氟烃气体化合物导致大气中臭氧的含量总体削减。 大气环流调理了凹凸纬间的臭氧浓度趋于平衡。 空气动力感化使局部地域的臭氧浓度较着减小。 注释:分歧高度或区域的空气中,臭氧的含量是分歧的。影响臭氧浓度大小的要素良多, 如太阳辐射,空气动力感化,人类向大气中排放的氯氟烃化合物(CFCs),极地上空三水 硝酸的吸化学催化感化等等。两个或多因个素叠加正在一路,使一些区域空气中臭氧的 浓度大幅度降低,呈现“臭氧浮泛”。 限于阅读从体的学问布局和条理,本文简要申明上述要素对臭氧浓度的大小及其变化纪律 的影响。 一.太阳辐射对臭氧浓度大小的影响。太阳辐射是影响大气中臭氧浓度大小的最次要要素, 由于臭氧的生成取太阳辐射亲近相关。正在大气平流层,空气获得的太阳紫外辐射较多, 氧分化成氧原子,氧原子取临近的氧反映生成臭氧,臭氧受强烈紫外辐射分 解成氧和一个氧原子或取活跃的氧原子感化构成两个氧。上述的生成取分化 过程维持着微妙又懦弱的均衡。向高层大气去,太阳紫外辐射更强,物质以原子形态 存正在;向低层大气去,太阳紫外辐射很弱,氧不克不及分化成为氧原子。所以高层大 气和对流层大气中臭氧的浓度极低。正在平流层大气中,太阳紫外辐射的强弱决定臭氧 量的几多。太阳黑子勾当峰年时,紫外辐射强度大,臭氧量添加,有人认为多 3%。 太阳紫外辐射强度大致随地球纬度的增设而削弱,赤道获得强度最大,两极最小。仅 仅考虑太阳紫外辐射要素,大气中臭氧的浓度应随地球纬度的增设而削弱。 可是,现实环境是两极地域大气中臭氧的浓度远弘远于赤道。 二.大气动力感化对臭氧浓度大小的影响。(季候) 1.大气环流和平流层风的感化,使臭氧向两极输送,正在极地冬季极夜期间没有太阳辐射, 当地的臭氧完端赖风自赤道向极地输送。从全体上看,这一感化使全球臭氧的程度分布趋 于平衡。留意到两极的冬季臭氧的弥补取决于风自赤道向两极的输运过程,若是有一个围 绕极地扭转的强大气流,阻断了自赤道向极地的臭氧输送过程,极地的臭氧量取夏日比拟 不会有很大变化。 2.两极地域确实存正在着季候性的强大涡旋,即极地涡旋。冰原地表使得南极地域的极地 涡旋比北极强大。每年大约 5、6 月间,正在南极冬季起头的时候,强烈的寒气团构成环绕 南极的闭合风系,呈现极地涡旋。大约到 11 月,气温回升时,极地涡旋才会解体。 3.极地涡旋不只阻断了自赤道向极地的臭氧输送过程,并且它取极地平流层云的正反馈 机制使得臭氧大量分化。 为了申明问题,引入两个概念:「氯储存物质」进入平流层的物质中有少量的甲烷(CH4) 和二氧化氮(NO2),它们取氟里昂正在紫外辐射感化下出的氯原子感化别离发生氢氯 酸(HCl)和硝酸氯(ClONO2),这些物质化学性质不活跃,一般环境下不会出氯原子, 称为「氯储存物质」。「极地平流层云」平流层空气极为干燥,相对湿度只要 1%摆布, 几乎没有云、雨等气候现象,可是正在漫长的极地冬夜期间,仍会因严寒构成极地平流层云。 冬季极地气温下降至-83℃以下,水汽就会附着正在平流层中三水硝酸(NHO3·3H2O)的颗 粒概况,凝结成冰粒。大大小小的冰粒和三水硝酸颗粒是极地平流层云的次要成份。因为 气温的关系,以三水硝酸颗粒为从的极地平流层云正在南极最为遍及。极地平流层云不只把 氯储存物质接收到颗粒的界面上,而且发生化学反映,氯气:ClONO2+HCl→Cl2+HNO3。 一旦 9 月到临,南极春季阳光,正在短短几个小时内,活跃的氯气被分化成两个氯原子: Cl2+hv→Cl+Cl。一个出的氯原子,用数个月的时间通过催化反映,就能够使 10 万个臭 氧消逝。起首,氯取臭氧反映,生成氧化氯基:Cl+O3 →ClO+O2,基 ClO 非 常活跃,取同样活跃的氧原子反映,生成氯和不变的氧:ClO+O→Cl+O2。出的氯 原子又和臭氧发生反映,因而,氯原子一方面不竭耗损臭氧,另一方面却又能正在反映中不 断再生,构成催化反映。因为极地涡旋风速强劲,涡旋内部的空气取外部大气完全隔离, 从低纬地域吹来的风,虽然向南极输送大量温暖富含臭氧的空气,也无法进入涡旋内部, 负气温上升,因而,涡旋内部气温正在极夜形态只降不升,敏捷达到极地平流层云的构成条 件,臭氧分化。臭氧一旦分化,遏制接收紫外线,涡旋内部空气也就得到加热的热源,气 温进一步下降,极地平流层云获得成长,同时强化了极地涡旋,使它连结不变形态。极地 平流层云取极地涡旋的彼此感化使两边获得加强,科学家把这种彼此感化称为正反馈机制, 使南极臭氧含量正在每年大约 10 月达到最低点,之后,跟着温度回升,涡旋,极地平 流层云也随之消融,南极臭氧量逐步升高。大气动力感化对臭氧浓度的影响正在分歧的区域 有着分歧的形式。 4.赤道地域气流强烈上升,对流层顶较高,低层空气的上升稀释了对流层顶层的臭氧, 使得赤道上空臭氧的浓度较低。 正在青藏高原地域,上对流层平流感化把副热带低臭氧浓度空气输送到较高纬度上空,从而 惹起本地臭氧总量很快削减。正在 200 百帕高度上,青藏高原上空副热带西风激流北抬至北 纬 40 度,以致高原上空对流层顶抬升,强大的西南气流把热带对流层低浓度臭氧空气向 青藏高原上空输送,最终导致青藏高原上空臭氧总量大幅度降低。全球范畴内很多雷同的 高原、山地,例如美国的落基山脉、南美的安第斯山脉也因为大气环流发生庞大的动力, 导致上空存正在分歧程度的臭氧吃亏。青藏高原地面正在夏日对大气加热最强,十八公里以下 大气中,垂曲向上的物质输送感化很强,而将臭氧含量较少的低层空气带向高空,冲淡高 空臭氧含量。热力感化取动力感化的叠加使青藏高原上空夏日的臭氧浓度较着偏低。 三.氟里昂导致大气中臭氧的含量总体削减氟里昂于 30 年代开辟出来。 属于氯氟烃化合物(CFCs),氟里昂是它的商品名称。它不易燃烧,不具侵蚀性,无毒, 机能不变,价钱廉价,做为一种工业用化学物质,被普遍利用正在各类冷冻空调的冷媒、电 子和光学元件的清洗溶剂、化妆品等噴雾剂,以及泡沫塑料 PU、PS、PE 的发泡剂等等。 从 20 世纪的 30 年代初到 90 年代的五六十年中,人类总共出产了 1500 万吨氯氟烃。正在对 氟里昂实行节制之前,全世界向大气中排放的氟里昂已达到了 2000 万吨。因为它们正在大 气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部门仍留正在大气层中,此中大部门仍然逗留正在对 流层,一小部门跟着大气活动进入平流层。氟里昂进入平流层后正在强烈的紫外辐射感化下, 出一个氯原子:CCl3F+hv→ CCl2F+Cl。氯原子不竭耗损和催化分化臭氧。因为氯原子也 能取甲烷(CH4)和二氧化氮(NO2)等物质感化发生氯储存物质,所以纯真从化学的角 度来看,氟里昂对臭氧的无限。因为世界各次要工业国度多位北半球,因而北半球大 气中 CFCs 的平均浓度较南半球高。CFCs 排出后正在大气中敏捷扩散,南北两半球的大气, 要穿越赤道完全夹杂,需時约 2 年。北半球大气中 CFCs 的平均年增率为 4-5%,而南半球 CFCs 的平均浓度则较北半球约低 8-10%,故南半球的 CFCs 大约也刚好是以掉队北半球 2 年的时间,而以不异的速度正在添加中。大范畴臭氧浓度不竭降低,是人类排放的 氟里昂。北纬 45~65 度之间的各地,正在 1992~1993 年冬春之交,臭氧含量均是积年来的 最低值。1994 年,北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄,欧洲和上空的臭氧层 平均削减了 10%-15%,西伯利亚上空以至削减了 35%。由此可見,北极和北半球上空 的臭氧都己朝不保夕。我国科学工做者发觉全国臭氧总量都正在不竭被耗损,同时发觉青藏 高原 6 至 9 月构成了大气臭氧低值核心。拉萨地域上空臭氧总量比同纬度地域低 11%,且 1979 年至 1991 年间臭氧总量平均年递减率达 0.35%。 总之,一个区域上空臭氧浓度的凹凸受多种要素的影响。人类未呈现以前,对流层臭氧浓 度的不服均分布本来就存正在着。人类的不合理勾当导致原有的臭氧低值区呈现“臭氧浮泛”, 这是全人类应关心的问题。