气候监测 【受近期南极平流层显著偏冷的影响，今年南极臭氧空洞面积明显偏大，但长期趋势已有明显下降】

每年9月16日是国际臭氧层保护日（或称世界臭氧日 ）。今年的主题是“全球行动，让地球‘降温’——庆祝《蒙特利尔议定书基加利修正案》推动可持续制冷十周年”。

自20世纪70年代末起，人们观测到南极平流层会出现明显的季节性臭氧损耗现象，通常于每年7-8月(南半球冬季)开始出现，9-10月(春季) 达到顶峰，11-12月逐渐减小消失（图1）。这一现象也被形象地称呼为”臭氧层空洞”。在20世纪90年代末起，南极春季臭氧层空洞面积明显扩大；与此同时，北极地区春季也出现了一定臭氧损耗现象(2011年、2020年则正式出现了臭氧空洞事件），但较南极弱很多。

这一空洞的形成，与极夜期平流层低温环境下形成的珠母云(极地平流层云，PSCs)和臭氧损耗物质有关（图2）。南极进入极夜后，平流层温度显著下降；当温度低于-78°C时，就可形成由水合硝酸晶体或纯水冰形成的这类云。水合硝酸晶体为氟氯烃等臭氧损耗物质分解出氯自由基提供了环境，而氯自由基正是直接破坏臭氧的物质；当南极极夜期逐步结束后，在阳光作用下会出现氯自由基与臭氧的光化学反应，此时臭氧损耗达到峰值；随着逐渐进入夏季，南极平流层气温大幅上升，这些珠母云逐渐消散，消耗臭氧的光化学反应也明显减弱，最终空洞在11-12月逐渐缩小消失。

因而，臭氧层空洞变化存在两个主要因素: 一是【气象条件】，这一因素【振幅较大】但影响时间较短，在每一年间都有显著差异；第二个便是臭氧损耗物质—如氟氯烃等的浓度，这些物质有自然排放和人为排放的来源，但20世纪以来，人为排放源占据了绝对主导。这一因素影响时间较长，可以看作数十年或更久的长期趋势因子。

而在今年，根据NASA数据，今年9月14日南极臭氧空洞(臭氧浓度小于220DU区域，图1深蓝色与紫色区域)面积约2037万平方千米，较1979-2022年平均偏大了约186万平方千米(图3)，属于稍大的规模（但仍在1倍标准差范围内，并非严重）。

在短期的气象条件方面，今年空洞面积的变化，可归结于今冬南极极地涡旋前期偏强，造成的南极平流层显著偏冷（图4）。在此作用下，能形成珠母云的区域面积前期偏大(图5)，使得氯自由基破坏臭氧的光化学反应较强。

而在长期趋势上，在人类的共同努力下，臭氧损耗物质的生产已经得到大幅控制(甚至停止使用)，这也使得在长期的总体趋势上，臭氧层空洞面积自20世纪末-21世纪初的顶峰起有了明显下降（图6）。

不过在停用臭氧损耗物质早期，替代传统氟利昂等氟氯烃制冷剂的是氢氟烷烃（HFCs）。它们虽然不含氯，因而进入大气后不会分解出氯自由基与破坏臭氧层，但它们本身是一种极端强烈的温室气体——其温室效应甚至超过同体积二氧化碳的一千倍以上。因而为应对这一问题，《蒙特利尔议定书基加利修正案》于2016年10月15日在卢旺达首都基加利通过。这一次，各国需要逐步减少使用HFCs中温室效应强烈的产品，转向温室效应较弱、能耗较低的制冷产品和技术。自此，人们逐渐加大使用更新一代制冷剂如氢氟烯烃，它们既不会破坏臭氧层，温室效应也较弱。

如果能维持相关协议的执行，这会是人类控制并修复自身对自然环境影响的第一个显著成就。

图1: 2026年9月14日南极地区臭氧总浓度分布（单位：DU）。低于220DU区域会被认为是“臭氧层空洞区”。

图2: 第一类极地平流层云（PSC I），于2008年1月拍摄于挪威奥斯陆。虽然拍摄于北半球，但南极破坏臭氧层的主力也属于这种类型。摄影者：Gosia Budek

图3: 2026年（红线）与2025年（蓝线）的南极臭氧空洞面积逐日演变图（单位：百万平方千米）。粗黑线为1979-2021年平均值，最上（下）方细黑线为历年最大（小）值的连线。

图4: 2025年以来南极地区（90°-60°S）平流层中层（30hPa，约22-24千米高）平均气温的时间演变（单位：°C）。可见气温有显著偏低。

图5: 2025年南极地区第一类极地平流层云（PSC I/NAT）面积变化（单位：百万平方千米）。

图6: 1979-2025年，历年9月7日-10月13日的平均南极臭氧空洞面积演变（单位：百万平方千米），可以看到21世纪初以来有一定的下降趋势。

气象科普团