注:本文转载自“含氟气体与环境问题”公众号。
是的,由于臭氧能够吸收太阳紫外辐射,随着上空臭氧总量的减少地表的紫外辐射在增加。地表仪器观测和基于卫星数据的估算证明了由于臭氧损耗导致大范围地理区域的紫外辐射已经增加。
平流层臭氧损耗导致地表太阳紫外辐射增加。这种增加主要是太阳辐射的紫外-b(uv-b)。uv-b的波长为280-315纳米,处于人眼不可见范围。达到地表的uv-b辐射的长期变化已经能够直接测量,也能够通过臭氧总量变化进行估算。
uv-b对人体、其他生命体和材料有害(见q3)。大多数源于阳光的人体影响是uv-b暴露引起的。主要的影响是皮肤红斑,这会导致晒斑。过度暴露会导致皮肤癌。许多国家都会以“uv指数红”的形式向公众定期播报红斑辐射。地表uv-b辐射的长期变化是研究的重点,因为它具有潜在危害性并与臭氧损耗有关。
地表uv-b辐射 特定位置的地表uv-b辐射量很大程度依赖于在该位置的臭氧。对流层和平流层的臭氧分子吸收uv-b辐射,因此到达地表的辐射量会显著减少(见q3)。如果一些情况导致对流层或者平流层某些区域的臭氧分子减少,臭氧总量减少,到达地表的uv-b辐射量成比例增加。臭氧总量与地表uv-b辐射之间的关系应经通过许多直接观测站得到证明。
uv变化的其他因素 到达特定位置的地表uv-b辐射量还依赖于除总臭氧量外的其他一些因素。主要的其他因素为太阳位置,其有日变化和季节周期变化。其他因素包括当地云量、海拔、冰或雪覆盖量及该位置大气中大气颗粒物(气溶胶)的总量。云量和气溶胶变化与大气污染和人类活动的温室气体排放有关。观测表明一种或几种该因素的变化都是导致某区域的uv-b辐射量的增加或减少。评估这些因素变化影响是非常复杂的。例如,云覆盖增加会导致云层下uv辐射减少,同时会导致云层上高山某处的uv辐射增加。
地表uv辐射长期变化 自1990年开始,uv-b辐射的长期变化已经通过一些地面观测站的特定监测设备的观测进行了估算。例如,由于南极臭氧损耗,在1996-2006年的春季南极观测到的uv-b均值比1963-1980年高55-85%。而且,通过卫星观测臭氧变化估算了过去30年来地表uv-b辐射变化。基于卫星观测,uv-b辐射变化可以分别归因于臭氧和云量。结果表明除热带地区的很大纬度范围的红斑辐射在1979-2008年期间平均增加了3%(见图q17-1下图)。在南北半球,增长的比例都发生在基地高纬度区,而且观测到的总臭氧量的年下降量是的(见图q13-1)。在这期间,因臭氧损耗导致的uv增加得到云量部分补偿,主要是南半球的基地高纬度区(见q17-1上图)。如果没有云量变化,这些纬度去的红斑辐射增加量将达9%。红斑uv最小变化发生在热带地区,该区域的臭氧总量长期变化最小(q13)。实际上这些发现在2008-2014年并没发生变化。
uv指数变化 uv指数是一种用来衡量特定地表位置和特定时间内红斑辐射量的方法。该指数是国际上用来增加uv对人类健康有害的公众意识,并指导个人保护措施。日uv指数的值是随着地理位置和季节变化的,如图q17-2所示的三个站点。uv指数随着纬度降低而增加,并且正午太阳当空的夏季uv指数。例如,处于北纬32度的圣地哥亚和加利福利亚的uv指数普遍高于处于北纬71度的巴罗和阿拉斯加州。在所有纬度区,高山区和雪盖或者冰盖区域的uv指数都会增加。高纬度区冬季持续黑夜期间的uv指数为0。
南极洲的uv指数显著增加归因于臭氧损耗,如图q17-2所示。在南极洲出现臭氧洞之前,处于南纬64度的南极洲帕尔默的春季标准uv指数是通过1978-1980年期间卫星观测进行估算的。在1990-006年期间,南极洲晚冬和早春严重持久的臭氧损耗使平均uv指数严重地高出标准值并持续几个月。如今,南极洲帕尔默观测到的春季uv指数通常等于或者超出圣地哥亚和加利福利亚观测到的春季和夏季uv指数,这两地的低纬度低很多(北纬32度)。
uv变化和人类健康在过去的几十年里,平流层的臭氧损耗和生活方式的改变增大了许多人的uv-b辐射暴露。增加的暴露对人类健康造成不利影响,主要是与眼睛和皮肤有关的疾病。uv辐射是的某些类型的白内障的危险因素。对于皮肤方面,最通常的威胁是皮肤癌。在过去的几十年里,所有肤色的几种皮肤肿瘤的发病率显著提高。人类皮肤癌往往发生在暴露于红斑辐射很久之后。基于目前《蒙特利尔议定书》规定,因臭氧损耗而增加的皮肤癌病例预测在21世纪早中期是的,这是一个重要的卫生问题。由于预测臭氧层恢复到1980年水平需要到21世纪中叶,接下来几十年里大量的、无保护的uv-b暴露将持续对人类健康造成不利影响。uv-b暴露的一个重要的人类健康益处是增加是产生,这对骨代谢和免疫系统具有重要作用。人类暴露于太阳uv-b辐射需要保持平衡,既要维持足够的同时也要最小化现在和未来的皮肤、眼睛疾病的长期风险。
图q 15‑1地表红斑辐射的长期变化
自1979年依赖,各地的地表太阳uv辐射已经增加。能够导致晒斑的红斑辐射是地表uv辐射的组成部分,它对人体及其他生命体有害。地表红斑辐射会对臭氧总量、云量及气溶胶变化产生响应。利用卫星观测估算了因臭氧总量、云量及气溶胶变化产生的红斑辐射长期变化。这些估算表明各地的地表红斑辐射在1979-2008年已经增加,特别是在南北半球的中纬度地区(下图)。如果没有来自云量、气溶胶变化的补偿,南半球的增加将会更大(上图)。最小的估算变化发生在热带地区,这是因为观测到的臭氧总量变化在该时期是最小的(见图q13-1)。实线周围的阴影面积代表估算的变化不确定度。
图q 15‑2 uv指数的长期变化
uv指数是一种用来衡量特定地表位置和特定时间内红斑辐射量的方法。人类晒斑是由红斑辐射导致的。uv指数随着当地的臭氧总量、中午太阳位置而变化。中午太阳位置取决于纬度和季节。uv指数的值出现在热带地区,该区域全年正午太阳,并且臭氧总量低。uv指数的平均值出现在高纬度地区。图中给出了几个位置的日uv指数值。低纬度的圣地哥亚的uv指数全年高于高纬度的巴罗。在冬季持续黑夜的uv指数为零。南极洲帕尔默观测证明了南极臭氧损耗的影响。图中给出了帕尔默的1978-1980年的估计标准值,该时期为出现臭氧空洞之前(见红色虚线)。1990-2006年期间,南极臭氧损耗增加了帕尔默冬夏季uv指数(见橙色阴影区域)。如今帕尔默春季值通常等于或大于处于很低纬度的圣地哥亚春夏季uv指数值。
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