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  1. 平流層冷卻和全球變暖的關係
  2. 平流層冷卻的意義
    撰文:梁榮武


  1. 人類對臭氧可謂既愛且恨,原因是它同時擁有天使與魔鬼的特性。眾所周知,在大氣高層﹙平流層 - 離地面10至50公里﹚的臭氧層是地球的保護罩,它吸收了能量最高和傷害最大的紫外線,使地面的生物免受其傷害。故此高空的臭氧是我們的守護天使。但是,在地面的臭氧卻是臭名遠播的污染物,它可引起各類呼吸系統病徵,包括咳嗽、喉痛、胸口不適、喘氣等,並導致長期健康惡化。

    但很少人知道臭氧影響氣候,而氣候變化亦同時影響臭氧層的狀況。

    首先,在眾多温室氣體當中,臭氧的重要性是第三位,僅次於二氧化碳和甲烷﹙圖一﹚。故此,低層大氣層臭氧愈多,氣温便愈高,道理再明白不過。

    圖一
    圖一︰影響全球變暖﹙或變冷﹚的各因子的相對重要性以「輻射强逼」來表達﹙正數代表變暖負數代表變冷﹚﹙取自IPCC第4號報告書「決策者摘要」﹚


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  2. 平流層冷卻和全球變暖的關係

    當地表温度上升時,平流層的温度卻下降。過去數十年,平流層的温度以每十年約0.5oC 的速率下降,而且有加速的趨勢。其中原因之一是臭氧洞的出現。臭氧不單吸收紫外線而化成熱能,它的温室氣體特性亦使它吸收從地球表面射往太空的紅外線。臭氧愈多,平流層愈暖;臭氧愈少,平流層便變冷。

    原因之二則有點玄妙 - 地球愈暖,平流層愈冷。當大氣的温室氣體愈多,地球的熱量猶如被温室氣體所籠罩,難以逃到平流層,故此平流層便冷卻。我們的姊妹行星金星亦有同樣的現象。金星的大氣幾乎全是二氧化碳,強烈的温室效應使其表面温度高達攝氏400多度,但它高層大氣層的温度卻比地球的還要低。

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  3. 平流層冷卻的意義

    臭氧層破壞的高峰期出現於南北極的冬季和初春。這時候,平流層的温度下降,達 -78oC 以下,在一些極地可觀察到平流層雲﹙polar stratospheric clouds, 簡稱PSC,圖二及圖三﹚出現。這些極高的雲層原來是破壞臭氧層的幫凶。雲層的表面有利氯化物變成反應性强的氯化物,從而加速臭氧分解;另方面,PSC消除一些減緩氯化物破壞臭氧的氮化物,間接速成臭氧洞。在春末氣温回升,PSC蒸發,臭氧層開始修復。

    由於全球變暖導致平流層冷卻,有利極地平流層雲的形成,從而破壞臭氧層,故此,我們現在無節制地使用石化燃料的後果除了是氣候變化的種種衝擊之外,還會減慢臭氧層的修復,對人類健康帶來負面影響。

    圖二
    圖二︰美國太空總署蘭利研究中心 (NASA Langley Research Center) Lamont Poole 拍攝的極地平流層雲﹙出處︰NASA

    圖三
    圖三︰美國太空總署戈達德太空飛行中心 (NASA GSFC) Mark R. Schoeberl 拍攝的極地平流層雲﹙出處︰NASA


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   參考:

  1.  
  2. 政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 第4號報告書 (AR4) (IPCC, 2007).

 

最近修訂日期: <2014年4月1日>