[灵异] 南极上空的大气层

  希腊的哲学家认为,既然地球是球形的,那么南半球应有类似北半球的气候带,在与北半球陆地相对称的位置上,也应有大陆存在才对。因此,新大陆发现不久后,15世纪所绘制的地图上,就有所谓“未来的南方大陆”。自15世纪以来,南极大陆也一直是冒险家的目标,也因此而留下许多可歌可泣的故事。但在英国探险家科克前后三次的太平洋航海中,确定了一项事实,那就是即使存在所谓的南极大陆,也应该是在南纬60度以南的地域。白色大陆南极是地球上气温最低的地方;在这里,热能无法聚集,太阳的辐射能量有80%被冰和雪反射掉,内陆地区的平均温度即使在最温暖的季节也只有摄氏零下20度至30度。 


  距今1.8亿年前,南极大陆和澳洲及南美大陆是连成一块的,称为冈瓦纳大陆,是从盘古超大陆分裂出来的。从发现的化石可以得知,当时的南极大陆气候相当温暖,如今却成为地球上最寒冷的地方,对于地球的气候有相当大的影响。这块酷寒的大陆现在由于某些原因而备受瞩目,那就是其上空平流层的臭氧大量减少,形成所谓的臭氧洞,原本以为只是局部的现象,但现在却以被视为和全球性臭氧层的破坏有关,或许,地球尽头的南极大陆,对地球的危机是最敏感的。 


  ●世界上气温最低的地区位于南极点四周,上面覆盖着冰雪的大陆,为世界第五大陆。四周围绕着多风暴且易结冰的南极海。南极洲几呈圆形,这块大陆几乎完全位于南极圈内,约占地球陆地总面积的十分之一。南极洲平均高度为1830米,几乎为其他大陆平均高度的两倍。加上陆地上所覆盖的冰雪,厚度高达2440米,使得南极洲的总平均高度抬高为4270米。海岸线长30010公里的南极洲海域,布满冰山、冰河的冰块和大浮冰。 


  如果这些冰雪全部融化,则全球的海平面将升高60公尺。如果将东南极大陆上的积雪全部扫除,那么东南极大陆的大部分地区仍位于海面上,但西南极大陆的大部分地区却位于海面下。 


  1991年3月,英国南极调查站的杜克博士与其研究人员提出报告,指出位于南美大陆南方的南极半岛西海岸上的瓦迪棚冰目前正急速崩溃之中。据他们表示,除了瓦迪棚冰之外,其他还有一些棚冰也出现了相同崩溃和后退的征兆。 


  另一方面,从19世纪80年代中期起,世界各地陆续提出20多项案例报告,指出由南极分离的巨大冰山漂流至大西洋和印度洋中的现象。1991年10月,从菲尔希纳棚冰分离的巨大冰山,更到达了福克兰群岛附近。 


  ●南极大陆的形成根据韦伯纳(AlfredLotharWegener)提出之山陆漂移说,认为在2亿年前,地球上所有的大陆是连成一块的,称之为“联合陆”,后来分成二部分;北叫“劳亚古陆”,南称“冈瓦纳古陆”(Gondnaland)。 


  劳亚古陆形成北美大陆、格陵兰、与欧亚大陆。冈瓦纳大陆则分裂成为南美洲、非洲、澳大利亚、印度次大陆及南极大陆。冰碛岩是冰河搬运来的砾石,大多堆积在冰河溶解的地点,因此,这些岩石的存在可以证明3亿年前的南极大陆仍被掩盖在冰河之下,但是到了中生代时期,覆盖在南极大陆上的冰雪溶解,广大的陆地开始裸露出来,半齿类植物逐渐地生长繁殖,脊椎动物也栖居起来。 


  侏罗纪时南极大陆的地质活动趋于活跃,而这种地质活动,就是使冈瓦纳大陆分裂与移动的主要原因。再根据南极大陆附近之海底沉积物的调查,发现南极大陆大约在4000万年前,有一部分地区没有冰河,而是翁郁的温暖气候,直到3700万年前才开始急速转变成严寒气候。 


  ●南极的生物南极半岛发现有四种显花植物(禾本科1种,石竹科1种)外,其他地方没有高等植物,只有地衣、苔藓和藻类等低等植物。 


  南极大陆也没有高等动物,大约有44种昆虫主要分布于南极半岛。南极洲沿海数量较多的鸟类和海豹都是海洋生物。在南极复合带以南繁殖后代的鸟类,有企鹅、海鸥、海燕和信天翁等41种。磷虾是南大洋中各种鸟、兽,尤其是鲸赖以生存的基础,是海洋生物链重要的环节,富含蛋白质,是人类潜在的食品来源。 


  ●大气环境大气中氮和氧的成分大约占99%以上,其余有少量的Ar、二氧化碳、水汽和臭氧。这些总和不足百分之一的气体,却对整个地球变化影响很大。 


  包围地球的大气,其特性会随高度不同而有些许变化,科学家便依照气温梯度来划分大气的垂直结构。最接近地表的是“对流层”,其次为“平流层”、“中气层”和“热气层”。热气层是大气的最外圈,大气越向外越稀薄,并没有一条明显的界线。由于大气是受地球重力吸引而环绕在地球四周,因此距离地表越近,空气密度越高,大约90%的空气都聚集在离地表30公里的范围内;到了距离100公里处,大气密度已不及海平面的百万分之一,故若与地球半径约6370公里相比,大气的确只有薄薄一层而已。其位置大约在离地10—15公里处,但大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约20—30公里的上平流层中称为“臭氧层”。名虽为一层,但实际上臭氧分布并不均匀,而且大气中臭氧的含量非常的少,尚不到1ppm.这极薄的一层臭氧,对地球上的生命非常重要,因为臭氧能吸收阳光中的紫色线,将这些波长很短,而且有致命危险的辐射,转换成热能,只有极少量能到达地表。紫色线会破坏包括DNA在内的生物分子,增加罹患皮肤癌及白内障的机率,而且和许多免疫系统疾病有关。此外,紫外线对于农作物,甚至海洋生态系都会造成负面引响。然而这层重要的臭氧已经受到严重破坏,而且情形一年比一年恶化。大气污染不断吞噬臭氧,使紫外线外露,狰狞的白光似要摧毁人类脆弱的生命●南极上空的臭氧洞1985年,英国南极观测站的科学加法曼(JosephG.Farman)等人发现,从1977—1984年,南极郝利湾(HalleyBay)上空,春季时的大气臭氧含量大约减少了4%以上,其他研究团体也迅速证实了这项发现,并指出臭氧量急剧减少的这块区域,其面积甚至大于南极大陆,高度则是介于12—24公里之间的平流层,这就是所谓的“臭氧洞”(ozonehole)。 


  臭氧洞其实并不是真正有个“洞”,而只是表示臭氧含量非常稀少的地区。1895年以前,南极臭氧洞的大小和深度,约以2年为消长时间,但从1989—1991年却连续3年观测到大规模的臭氧洞,根据日本气象厅发布的资料显示,从1982—1991年10年间,南极臭氧洞的面积扩大了10倍,深度增加了32倍,被破坏的臭氧则估计为过去的4.3倍,而且自1990年之后南极上空臭氧洞的形成时间也开始提早。1992年南极臭氧洞最大时的范围曾一度超过2300万平方公里,约为南极大陆面积的1.5倍,根据NASA和“世界气象组织”(WMO)的调查,已经确定1993年南极臭氧层的破洞不但遍及南极大陆,而且将扩及南美洲部分地区。1895年10月臭氧量到了1979年的三分之二,而1987年则降为二分之一臭氧地区性的消失率,到达每天约为全球臭氧移动率的1%,而到10月中旬更高达32%。 


  ●CFCs和臭氧的破坏人类一直到1970年代初期才开始警觉有许多人为因素会破坏大气中的臭氧,直到1974年6月两位加州大学的化学家刊登于《自然》杂志的一篇文章,才真正使臭氧问题国际化。大部分平流层中臭氧的减少,或是臭氧洞的形成主要原因是CFCs(氟氯碳化物)释放至大气,所导致的化学变化。对流层的最上部是“对流层顶”(Tropopause),对流层顶的高度各地并不相同,会因季节和纬度而异,以在赤道附近最高,约达18公里;在高纬度的两极,则只有8公里,而夏季比冬季时略高。副热带地区会产生不连续的现象,形成“对流层顶缺口”。在这个缺口处,上下层空气混合非常强烈,CFCs等物质便因而进入平流层。CFCs在工业上应用广泛,而且非常安定,生命期长达40-150年,因此会在大气中不断累积,最后将上升至平流层,在平流层因受到紫外线照射而分解产生氯原子,活泼的氯原子会与臭氧反应,使臭氧分解消失,平流层所能接纳的氯相当有限,即使大幅降低CFCs的使用量大气也需要一段相当长的时间,才能减缓臭氧的分解。在CFCs未受管制之前,全世界每年都要排放大约100万吨以上的CFCs,而这些管制前就被排放到大气中,总重量约在2000万吨的CFCs,目前大部分仍留在对流层中。CFCs所以会对臭氧层造成如此严重的破坏,主要关键就在其中所含的C1,科学家估计由CFCs所释出的一个氯原子,只要数个月的时间就能使大约10万个臭氧分子消失。由于世界主要工业国家多位于北半球,因此北半球大气中CFCs的平均浓度较南半球高,然而,为什么至今最大的臭氧洞是出现在南极而不是在其他地方?显然南极特殊的地理环境和气候状况,与臭氧洞的形成有密切的关系。每年6月极地冬季来临,极地涡旋与PSCs开始形成。7至8月极地冬季气温降至最低点,PSCs进行脱氮作用,ClONO2(g)+HCl(s)Cl2(g)+HONO2(s)。9月极地春季开始,阳光重新降临,臭氧开始被大量分解。10月极地上空臭氧浓度达到最低ClO+ClO(ClO)22Cl+O2Cl+O3ClO+O2.11月极地涡旋消解来自中纬度地区饱含臭氧的空气进入极地上空。 


  ●极地涡旋和PSCs的回馈机制南极另一种与臭氧洞之形成有关的气候特征,是所谓的“极地涡旋”(polarvortex)。极地涡旋形成的时间,大约是在每年的5、6月间,也就是在南极冬季开始时,经由强烈的冷气团环流所形成的涡旋,这种现象会一直持续到大约11月,温度回升时,极地涡旋才会消解。由于形成极地涡旋的冷气团风速强劲,因此涡旋内部的空气会与周围的大气完全隔离,而从低纬度地区所吹来温暖而富含臭氧的空气,便无法进入涡旋,使得内部温度无法回升,而有助生成PSCs,造成臭氧分解,同时,能吸收紫外线辐射,使大气温暖的臭氧被分解,气温下降,又促进了PSCs的生成,也使低温的极地涡旋更稳定。这种涡旋和PSCs互相回馈的机制,使南极臭氧含量在每年大约10月达到最低点,之后随着温度回升涡旋瓦解,PSCs也随之消融,南极臭氧量方才逐渐回升。 


  ●臭氧减少使UV-B大增平流层臭氧会吸收紫外线(ultraviolet,UV),随着臭氧减少,紫外线的照射强度自然会增强。紫外线中,以近紫外线(波长200~300nm)中的UV-B(波长280~315nm)对生物危害最大。258臭氧若减少1%,UV-B大约就会增加2%,而在出现臭氧洞的南极地区,臭氧大量减少的结果,已使紫外线量加倍增加。紫外线对人类造成的危害,以皮肤癌中的恶性黑色瘤最具危险性;目前全球因罹患黑色瘤死亡的人数,每年约增加3~8%,如果平流层臭氧量继续减少,此数值将大幅提高。此外,紫外线照射会引起白内障,破坏免役系统,及减弱人体对病毒和病原的抵抗力,更容易罹患疱疹等传染病。估计总臭氧量减少1%,紫外线增加2%;A:水中生态系:浮游植物无法抵抗紫外线,所以紫外线增加,浮游植物就会减少,水中食物链的平衡也会因此瓦解,影响鱼贝类的消长何鱼获量。B:眼睛:白内障患者增加,总就氧量如果减少10%,估计全世界每年会增加160~175万白内障患者。C:皮肤:恶性黑色瘤等皮肤癌患者增加,总臭氧量若减10%,白种人罹患一般皮肤癌的比例,估计会增加26%,也就是1年大约增加30万名患者。D:材料:建筑等材料加速劣化,损坏范围亦相应扩大。E:植物:抑制植物生长,豆等谷类的收获量质均下降。F:免疫力:会使人体免疫力降低,单纯泡疹、疟疾等疾病的罹患率增加,症状也会恶化。G:大气:下层大气的化学反应趋于活泼,都市和近郊的大气污染可能因此更加恶化。 


  ●保护臭氧层为全球共识由于国际社会体认到CFCs等“臭氧层破坏物质”(ODSs即ozone-depletingsubstances),以及臭氧层对地球生态环境的重要性,于1987年9月,共有27个国家签署具象征及实质意义的“蒙特娄议定书”(theMon-trealProtocol)其中强制规定缔约国,到了公元1999年时,CFCs的使用量必须降至1986年使用量的50%。之后,“蒙特娄协定书”的管制措施便不断修订,将管制范围扩大,削减时程缩短,同时缔约国的数目也不断增加;1992年11月23~25日,于哥本哈根举行的蒙特娄议定书第四次缔约国会议,就有超过100个国家参加,并且将全面禁用CFCs的时间提前至1996年1月1日。虽然国际间已有在1996年前完全停止生产、使用臭氧层破坏物质的共识,但是这些长寿的物质,大部分仍停留在下层大气中,而亦将缓缓上升至平流层被紫外线分解,所以臭氧层要恢复原状,估计仍须100年以上的时间。臭氧层遭CFCs等物质破坏的问题,从最初单纯的科学研究,逐渐演变成攸关各国政治与经济民生的国际事务,同时,也成为人类日后面对其他环保问题时,最具参考价值的案例。 


  ●结语地球的臭氧洞已遭受到如此严重的破坏,我们致力于防止臭氧层的扩大,期望能将它修补完整,但根据研究,臭氧洞至少得在100年后才有可能恢复原状。人类在致力于改善生活环境,提高生活品质的想法驱动下,便大力发展工业、资讯科技,而所生产出来的产品也莫不符合人类需求,刺激人类进步。但我们在获得正面的利益时,却也制造了不少的负面影响:亚马逊河流域的热带雨林以惊人的速率消失、温室效应造成地球温度升高、塑胶产品的泛滥……全都是人类在符合自己欲望下的产物,也是全球生物的共享物,它们足以危害全球生物的生存。或许我们所思考研究生产的物品是有利益于人类和社会的,但往往却无法看到立即性的危机,像臭氧洞的破坏,我们不也是在当初使用CFC的几十年后方可知它的巨大破坏力。当然,人类又不是具有预知能力的生物,但当我们使用冰箱,享受它的好处及方便时,谁知道冷媒却正悄悄的侵蚀臭氧层。幸运的是从单纯的科学研究中发现了臭氧层破洞,也经由宣传而逐渐演变成攸关各国政治及经济民生的国际事务,因为全世界同蒙其害,各国自当同心协力找出解决方法。但同时也为人类日后面对环保或其他问题时,最具参考价值的案例。若将地球的年龄比喻成1年的话,人类不过在12月31日晚上9点以后出现,如果生活了3年时间后,即现在,人类便将以往近一年时间的环境、生物给毁掉,足见人类多聪明,有多危险。若以这个比例,我们要想多活几个月的话,便须做到全球有共同一致的想法及做法,这也将是我们以后所定的目标、要到达的目的地。 


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灵异 南极 空的 大气层 希腊 哲学家

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