PDF《“臭氧洞”》

第6卷第4期 南极研究(中文版) Vol.

6, No.4 1994年12月ANTARCTIC RESEARCH (CHINESE EDITION ) December

1994 1993年中山站地区 臭氧洞 和UV-B 的特征分析 Ξ 周秀骥 郑向东 陆龙骅 郭松(中国气象科学研究院, 北京 100081) 提要 本文给出了1993年在东南极中山站 (69.38 ° S,76.37 ° E) 地区首次运用WMO (世界气象 组织) 认可的Brewer 臭氧分光光谱仪, 进行臭氧和UV

2 B 地面的同步观测结果. 观测表明中山 站地区在1993年8月初到11月底频繁出现臭氧低于200DU 的值;

12 月初臭氧值恢复正常. 在整 个 臭氧洞 期间, 臭氧值起伏变化很大, 并且和70hPa 到50hPa 上空的温度变化密切相关, 臭氧 的日变化不很明显. 中午时刻有生物效应的UV

2 B 辐射通量与臭氧斜程柱总量呈负指数关系;

云和太阳高度角控制着UV

2 B 辐射通量日变化过程. UV

2 B 光谱扫描的结果表明295-325 nm 波段内的光谱强度比315-325 nm 的光谱强度更受臭氧变化的影响. 消除云和气溶胶对 UV

2 B 辐射过程的部分影响, 对每天中午时刻300.5 nm 和323.5 nm 光谱强度比值计算, 反映出了 臭 氧洞 期间臭氧值降低是UV

2 B 辐射增强的重要因子. 关键词 臭氧 UV

2 B 辐射通量 光谱强度

一、 引言自1985年发现南极 臭氧洞 (Farman et al.,1985 ) 以来, 各国政府和大气科学界对每 年春季南极大陆上空臭氧急剧减少以及它对紫外辐射环境的气候效应给予很大的重视, 对 臭氧洞 的形成机制进行了大量的观测和研究(Anderson et al.,1991 ). 目前比较一致 的观点是: 由于南极大陆特殊地理环境, 大气环流和辐射效应使得南极上空在极夜期间形 成了一个稳定的并和中、 低纬度地区的大气系统处于动态分离(dynamical isolation ) 状态 的极地涡旋(Polar Vortex );

极地涡旋阻碍了南极大陆上空大气和中、 低纬度地区的大气 进行物质、 动量和能量的交换, 同时又由于极地上空大气在极夜期间自身不断通过长波辐 射降温, 促使了极地平流层云 (PSC s) 的形成;

在极地平流层云的冰晶粒子表面或含硫气 溶胶表面发生了损耗臭氧的非均相化学反应(Solomon ,1990;

Webster et al.,1993 ). 每年 10月底或11月底由于南半球行星波活动和太阳辐射作用的加强使得极地涡旋很快地崩 溃, 臭氧洞 也就闭合了(Schoeberl et al.,1991 ). 臭氧的急剧减少使得到达地面的紫外辐射增强, 尤其是具有损坏生物DNA 效应的 紫外B 波段(UV

2 B ) 的辐射. 紫外辐射的增强将破坏整个地面生态系统(Lubin and Fred

2 Ξ 南极八五国家攻关计划85-905-2 资助项目. ? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net erick ,1991;

Karentz et al.,1990 ). 1988年以来, 美国先后在 Palmer 站(64.67 ° S,64.07 ° W ) , McMurdo 站(77.73 ° S,166.67 ° E) 和Amundsen 2Scott 站(90° S) 运用辐射分光技术 进行了紫外观测(Booth et al.,1992 );

日本在 Syowa 站(69.00 ° S,39.35 ° E) 也做了很多的 观测研究. 但在普里兹湾的中山站地区仍未进行此类观测, 因此, 本文观测结果对研究中 山站地区的 臭氧洞 以及对地面紫外辐射环境的影响都有重要的意义.

二、 观测仪器和数据获取 Brewer 臭氧分光光谱仪是由加拿大设计生产的, 是WMO 认可使用的全自动臭氧观 测仪器. 在中山站观测的是MKIV 型仪器, 它可以用太阳光、 天顶光或月光进行臭氧、 二 氧化氮等测量. 对臭氧的测量是在 Huggins 带选取5个波长进行的, 这5个波长是: Κ