保护臭氧层

抵御紫外辐射的天然屏障 臭氧由3个氧原子组成,在一般温度下呈气体状态,浅蓝色,有一种特殊的臭味。在常压下,当温度降至-112.4℃时,气体臭氧就变为暗蓝色的液体;当温度降至-251.4℃时,它凝固成紫黑色的晶体。 臭氧是空气中的氧气在放电或在太阳光紫外线的照射下形成的。其在大气中含量仅占大气的百万分之零点四,在大气平流层中以19～23公里处为最多,通常把大气中臭     

FY-3卫星紫外臭氧总量探测仪

“风云三号”气象卫星是我国第二代极轨气象卫星, 其上搭载了我国自主开发研制的紫外臭氧总量探测仪TOU, 它的主要任务是测量地球大气对太阳紫外辐射的后向散射, 以反演地球大气臭氧总量的全球分布, 为环境监测、气候预报和全球气候变化研究提供重要参数. 目前已完成了在轨测试, 取得了圆满成功, 即将交付国家卫星气象中心, 进入工程业务化阶段. 本文主要介绍TOU测量原理、仪器概况, 分析了仪器的灵敏度特性, 辐照度测量精度、漫反射板衰变和波长漂移情况以及产品可用性. 结果表明, TOU反演的全球臭氧分布图与OMI的臭氧总量产品一致性很好, 均方根偏差约为5%. 这表明利用TOU观测数据和我国自主开发的反演技术, 可获得满意的大气臭氧总量全球分布数据.     

大气臭氧层破坏与人类患癌危险

大气同温层中的臭氧在保护地球生物中起着关键的作用。大约3%的太阳输出以紫外线(UV)释放出来,但其中只有一小部分到达地球表面。波长在240～290nm的紫外线C(UVC)几乎全部被大气中的臭氧消除,只有一部分紫外线B(UVB)(290～320nm)穿过大气到达地球表面。由于紫外线B与紫外线C不在DNA的吸收光谱内,所以臭氧对原始生命形式很关键,尤其对水中生态系统。对人类,臭氧能大大限制太阳辐射的致癌作用。     

大气臭氧层纵横谈

大气臭氧层,是指在地球上空20～30千米处,臭氧密度较大,称之为臭氧层。由于它担负着吸收太阳紫外线、保护地球生命的"神圣职责",被人类喻为地球生命的"保护伞"。但是,由于人为因素的破坏,大气臭氧层日渐薄弱,个别地方还出现了"空洞",强烈的太阳紫外线透过薄薄的臭氧层,通过空洞,对地球生命构成严重的威胁。据国际有关部门报告,1995年7月,大气臭氧层浓     

广州大气气溶胶对到达地表紫外辐射的衰减

利用地表紫外辐射(UV,295～385nm)观测、太阳光度计与辐射模式定量评估了广州大气气溶胶对UV的衰减.观测表明UV谱区340nm的气溶胶光学厚度(AOD)年平均值达1.19,气溶胶光学厚度AOD340nm>1.0的年均出现频率达55%,对地表340nm紫外直接辐射的年均衰减率达68%.地表紫外辐射观测与模式评估表明全年大气对UV的平均衰减达75%,干季(10,11,12,1月)的平均衰减达72%;大气气溶胶在干季对UV的平均衰减达62%.表明目前广州城市群大气气溶胶对紫外辐射的衰减十分显著,至少一半以上的紫外辐射被大气气溶胶衰减,如此大幅度的衰减对城市生态系统、物种化学循环尤其是光化学反应过程将有重大的影响.     

经济发展与环境变化

人类活动已经到了可以改变生物圈的地步,这个事实给发展政策提出了新的要求.全球性环境变化的征象已趋明显,特别是在大气圈.在地球臭氧层里突然发现一个"洞"可能预示着会导致所有生命暴露于危险水平紫外辐射中的全球臭氧减少.温室气体如二氧化碳在大气圈内迅速累积带来了地球变暖的威胁,从     

南极中山站紫外辐射的初步研究

南极春季臭氧减少,使到达地面的紫外辐射明显增加,对极区生物圈环境与全球生态系统都有重要影响.1993年起,我们在中国南极中山站(69°22′S,76°22′E)分别建立了辐射和臭氧观测系统,获得了紫外辐射和臭氧的连续观测资料.本文主要分析1993年2月～1994年12月紫外辐射和总辐射的变化特征,初步讨论南极春季臭氧减少与紫外辐射和总辐射的关系.1 观测仪器观测用的采样系统是RYJ-2全自动辐射记录仪,瞬时值分辨率为1W/m~2,时累值为0.01MJ/m~2,采样速率为1min,精度为0.6%.观测项目有紫外辐射、总辐射和反射辐射.紫外辐射和天空辐射表均系美国EPPLEY公司生产的适用于低温环境下的传感器,紫外辐射波长为290～385nm,灵敏度为160μV/W·m~(-2),仪器运往南极观测前在中国气象局计量中心进行了标定.同期进行的紫外辐射B波段(波长为285～325nm)和臭氧观测仪器在文献[1]中已作说明.2 紫外辐射的变化特征     

天漏了!

“我们已经忘记了怎样做一个好客人，怎样像其他生物一样轻柔地走路。”远古时期，人类对太阳顶礼膜拜，夸父因向往太阳光芒的伟大，逐日而去。但今天，掌握了先进科学技术的我们，却在讨论如何躲避那含有强烈紫外线的赤裸阳光。这一切，只因地球生物的防护面纱──臭氧层遭到了人类自己的破坏臭氧：地球生物的保护神臭氧是1839年首先在实验室被发现的，每个臭氧分子（03）含有三个氧原子。随后，人们从大气中发现了臭氧分子。臭氧分子在大气中非常稀少，每1000万个大气分子中只有3个。地球90％以上的臭氧存在于地球上空16－32公里的平流层…     

大气臭氧的探测研究

航天飞机和NASA高层大气研究卫星(VARS)获得的资料表明,美国、加拿大及欧洲上空的臭氧“空洞”还在发展。据航天飞机和卫星上仪器的记录,臭氧层中氧化氯成分高达10亿分之1.5。在同温层或高层大气中,太阳的紫外射线使含氯氟烃分子分解出氯原子,这是通常用作致冷剂或泡沫附加剂的一种人造化学物。游离氯原子同臭氧分子接触便形成氧化氯。臭氧同温层的破坏,使更     

臭氧，功过参半的“卫士”与“杀手”

提起臭氧,我们并不陌生,它是氧气的一种同素异形体,比氧气（O2）多含 1 个氧原子（O）, 化学分子式写作“O3”。在万米高空,臭氧吸收紫外辐射,是保护地球生灵的“卫士”,而在我们生活的近地面大气层,臭氧又是危害人类健康的“隐形杀手”。下面,让我们一起来了解臭氧这个功过参半的“卫士”与“杀手”。     

全球变暖(上)

什么是温室效应 宇宙中的任何物体都辐射电磁波。物体的温度越高,其辐射电磁波的波长越短。太阳表面温度约6000℃,它发射的电磁波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。如果没有大气,那么地球的地面平均温度应为-18℃。可是地球的地面平均温度却约为15℃,这33℃的温差主要是地球大     

沙尘直接辐射效应对东亚地气系统的影响

基于东亚-北太平洋地区太阳高度角在春季乃至由冬季到夏季的逐日变化规律, 选取 2001 年春季发生的3 次典型沙尘暴为例, 利用包含详细气溶胶辐射参数化方案的大气辐射传 输模型, 模拟研究了该地区太阳高度角的变化对东亚-北太平洋地区沙尘直接辐射效应的可能 影响. 研究结果表明, 在沙尘暴爆发时间从春初(或冬季)到春末(或夏季)的变化过程中, 由于 该地区太阳高度角逐渐增大, 导致沙尘在大气顶晴空正辐射强迫值增加、负辐射强迫值降低 甚至转变为正强迫. 具体表现为: 在地表反照率低的海洋上空, 春初到春末太阳高度角的增 加使得沙尘在大气顶负辐射强迫的值由大变小, 即对地气系统由较强的降温转变为较弱的降 温作用; 在地表反照率较高的沙漠及其周边地区, 春初到春末太阳高度角的增加导致沙尘在 大气顶辐射强迫由负值转变为正值, 即对地气系统由辐射降温逆转为辐射增温. 云天辐射强 迫的研究结果与晴空类似, 但低云的存在相当于在一定程度上增加了地表反照率, 它一方面 使得沙漠上空沙尘层由冷却地气系统到加热地气系统这一逆转过程发生的日期提前, 也导致 了沙尘在海洋上空负的辐射强迫比晴空时随着太阳高度的增加减小得更为明显, 甚至局部地 区因为低云的存在由弱的负强迫变为弱的正强迫. 这一研究结果说明, 在东亚沙漠附近地区, 即便是同等强度的沙尘暴事件, 因为发生的日期不同, 太阳高度角不同, 沙尘层在大气顶的 辐射强迫和对地气系统的影响也会因此不同甚至相反. 沙尘暴发生的时间越靠近初春或冬季, 在沙漠附近, 沙尘在大气顶辐射强迫越倾向为负值, 对地气系统表现为降温作用, 沙尘暴发 生时间越靠近春末或夏季, 由于太阳高度角的增大, 沙尘在大气顶越容易产生正辐射强迫, 对地气系统表现为增温作用. 简而言之, 即在东亚沙漠源区附近, 沙尘直接辐射效应可能呈 现“春初(冬季)降温, 春末(夏季)增温”的特征.     

太阳耀斑中的快速涨落现象

太阳耀斑是太阳物理、空间物理和地球物理共同研究的对象,它在短暂时间内释放巨大的能量,对星际空间以及地球周围环境产生很大的影响,因此太阳耀斑研究不但对了解太阳能量发射机制有帮助,对人类生活环境变化的了解也有现实意义。本期《太阳耀斑中的快速涨落现象》对太阳耀斑中各种辐射的快速涨落的观测和理论研究作了综述。     

臭氧层地球生物的保护伞

臭氧是大气中非常稀薄的一种活性气体,每1000万个分子中只有3个臭氧分子,90％的臭氧存在于大气层上空10至50千米的平流层中,它可吸收99％来自太阳发出的强烈紫外线,从而保护了地球上所有的生灵。另外,臭氧还可使我们地球低层的大气冷热适度并减少温室效应,以便更有利于生命的生存和发展,它是我们地球生物不可缺少的天然保护伞。     

紫外辐射随臭氧减损而增加

研究上一季节南极臭氧空洞的芝加哥大学研究人员首次报道了紫外辐射的增加直接与平流层臭氧的损失有关。多次研究表明,紫外光会导致人类皮肤癌和眼损伤、动植物变种和生长失调等。在南极研究中。同样发现紫外光会伤害南极食物链的基本有机体——海生浮游植物。芝加哥大气学教授弗雷德里克利用模型计算,长期研究臭氧减损对地表紫外光的影响。他的研究生鲁宾于1988年9月～12月在南极半岛国家基础科学站     

我国大气本底观测站创新发展的思考和建议

正大气本底监测是指在远离人类活动影响的地方对经过充分混合的、不受局地污染影响的大气成分进行长期定点的观测.由于大气本底监测能在全球或区域尺度上反映出人类活动所造成的大气成分的长期变化,因此对社会经济建设和科学研究等都具有非常重要的作用[1～3].自20世纪50年代开始,国外的一些观测台站进行了二氧化碳、臭氧及大气重金属等主要大气成分的本底观测[4～8].     

关于全球变暖:目前的研究具有局限性

臭氧是一种需审慎对待的气体。在同温层中,臭氧保护着我们免遭太阳紫外线的辐射。但在地面上,臭氧却是一种讨厌的污染物。目前的研究告诉我们,臭氧还削弱     

氟碳化合物破坏臭氧层

全国科学院星期四报道说:“地球的保护层——臭氧层正被化学药品以二倍于早先预报的速率破坏着,并可能引起天气变化和皮肤癌患者增加。科学院国家研究会报道说:新的计算表明,由于全世界广泛使用氟碳化合物这类化学品,大气臭氧会被减少16.5％,而在以后的三十年里将会减少一半。臭氧是在同温层中形成的氧气,它集中在离地面20英里的一层大气层中。这是地球对从太阳来的致命     

认识太阳

太阳的半径为69．6万公里,它的体积是地球的130万倍,半径是地球的109倍。一架喷气式超音速飞机在一个小时内可从上海飞到北京,而在太阳表面上飞一圈则需整整一百大。太阳到地球的平均距离为1496亿公里,这个距离叫做1天文单位。光线从太阳时刻地球上需要8分钟,所以我们在地球上看到的太阳其实是8分钟以前的太阳。太阳每时每刻都在释放巨大的光和热。它每秒钟辐射出的总能量约3.8×10焦耳,其中的二十二亿分之一到达地球的大气顶层,一部分被反射回太空,一部分被大气吸收,只有小部分到达地面,但这足以使方物生长。太阳在一年内辐射到…     

首次观测到的一种大气微量成分

人们已经知道下流层大气中有几种微量成分可以影响大气臭氧的分布。它们是HNO_3、HCl、N_2O_5等,寿命较长,不大容易起反应,对平流层中那些含有氮、氯和氢的微量成分起一种蓄存的作用,而这些含氮、氯和氢的微量成分却具有破坏大气臭氧的作用。人类活动排放出的甲烷、氧化氮(NO_2)和氯烃(特别是CFCl_3和CF_2Cl_2),寿命较长,可以被大气输送到平流层,在臭氧反应中起催化剂的作用。反应后,它们变成上述起蓄存作用的微量成分。其转换速度决定了它们对平流层臭氧的影响,而转换后产物的浓度对大气化学反应速度很敏感,所以测定它们在平流层中的浓度是很重要的。以前,只对平流层中的HNO_3和HCl做了广泛的测定。最近,美国科学研究人员用红外遥测方法测定了平流层中的N_2O_5,获得了一批测量数据。