GIS技术发现臭氧层黑洞 臭氧黑洞的形成

臭氧层黑洞的成因

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问题描述:

谁能告诉我臭氧层形成的原因是什么啊？如果可以最好还有解决办法、目前的进展等，尽量详细...谢谢！

解析:

大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。

1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％－15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。

氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。

控制臭氧层破坏的途径和政策

在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。

为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的 *** 、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。

1985年，在联合国环境规划署的推动下，制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年，联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对8种破坏臭氧层的物质（简称受控物质）提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。1990年、1992年和1995年，在伦敦、哥本哈根、维也纳召开的议定书缔约国会议上，对议定书又分别作了3次修改，扩大了受控物质的范围，现包括氟利昂（也称氟氯化碳CFC）、哈伦（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烃（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的时间。根据修改后的议定书的规定，发达国家到1994年1月停止使用哈伦，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；发展中国家到2010年全部停止使用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。中国于1992年加入了《蒙特利尔议定书》。

为了实施议定书的规定，1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上，决定设立多边基金，对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金，1994州年转为正式多边基金。到1995年底，多边基金共集资4.5亿美元，在发展中国家共安排了1100多个项目。

到1995年，经济发达国家已经停止使用大部分受控物质，但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用，受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长，家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长，受控物质使用量比1986年增长了一倍以上，成为世界上使用受控物质最多的国家之一。

从各项国际环境条约执行情况而言，这项议定书执行的是最好的。目前，向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少，从1994年起，对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年，平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度，然后开始下降。但是，由于氟利昂相当稳定，可以存在50至100年，即使议定书完全得到履行，臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测，大约再过20年，人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象，只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。

上世纪70年代出现在南极上空的臭氧层空洞，如今怎么样了？

大气层中的臭氧层，可以说是地球上一切生物的保护伞。臭氧层位于平流层中，因为那里臭氧浓度非常高而得名。根据科学家们的介绍，臭氧层的主要作用是减少紫外线辐射，杀菌，让地球上的生物原谅你紫外线和太空辐射的伤害，可以说，如果没有臭氧层，我们或许并不会像今天这般生活在地球之上。

在上世纪70年代，英国科学家通过研究后发现，位于南极上空的臭氧层含量，不知从何时起，开始呈现出逐年减少的趋势，特别是每年的9-10月份，臭氧层的含量越发的稀少，而到了1985年的时候，科学家们发现在南极的上空已经形成了一个大小如同美国国土面积的臭氧层空洞，就好像地球的天空漏了一个大窟窿一般，看起来非常的令人触目惊心，当时科学家们将这个现象，称呼为“南极臭氧层空洞”。

自从发现开始，臭氧层空洞一直让世界上很多科学家为之不安，因为这就意味着地球的南极上空，开始暴露在太空的危机环境之中，当时科学家们为此专门在南极成立了一个科研小组，每日观测臭氧层空洞，希望可以找到根本原因。不过，令很多科学家难过的是，南极的臭氧空洞还没有找到原因，北极的上空竟然也出现了一个类似的臭氧空洞。后来，科学家们认为是因为人类大量使用空调等制冷设备，而这些设备之中都含有氟利昂，因为大量的排放到大气层中，导致臭氧分子被破坏掉了，于是，当时全球签订了一个相关的条约，减少氟利昂的排放，共同保护臭氧层。那么，如今几十年过去了，臭氧层空洞如何了呢？

根据科学家们的观测，答案十分的令人惊喜，两极上空的臭氧层已经差不多完全愈合了，一些科学家认为，最多到2065年，南极上空巨大的臭氧空洞，就会彻底从地球上消失。不过，因为近年来温室效应越来越严重，南极上空臭氧浓度仍然比同期要低上很多，可以说，虽然一切仍然好转之中，但是想要彻底恢复，还需要全人类的共同努力，要走的路还有很长。

GIS在环境科学的应用有那些？具体一点的

以环境监测为例吧：

城市环境的演变是一个动态的过程,城市环境动态监测的实现,有赖于信息的适时更新和对信息的空间分析与综合处理。地理信息系统具有强大的空间分析和数据处理功能,充分利用GIS的功能模块结合选定的环境监测模型可以对多源环境信息进行处理,从中发现环境演变的动态规律,通过不同时段环境信息的对比和综合分析,辅助决策。其关键在于建立科学的监测模型,对信息进行有效的综合处理,从而实现对环境的综合动态监测。包括大气污染的监测,水体污染监测、生态环境监测,环境灾害监测等。GIS强大的专题制图功能可将环境的变化情况、规律通过直观的图件资料予以显示。

(1)大气环境的动态监测与分析。大气环境是环境问题的一个重要因素,尤其是人口密集、工业企业集中的城市大气环境问题显得尤为突出。目前很多国家和地区都在为改善和恢复大气环境做着积极的努力。在进行这项工作时,首先要了解大气环境的特点。第一,它的空间尺度大,人类赖以生存的大气圈有上百公里的厚度;第二,空气在自然环境中有着最好的流动性,地面是其不可逾越的固体边界。因此大气环境的动态监测与分析工作最适合用GIS技术进行研究。应用GIS建立城市大气污染的管理系统时,将基础数据进行如下分类:属性数据,如污染物排放量、人口状况、工业结构等;地理(空间)数据,如污染源的分布、城市现状平面图等。把数据库分为基本型和导出型,应该既更新基本型数据库,又更新导出型数据库。利用GIS的空间图形图像的显示、分析功能,可以获得各污染物浓度分布图,了解各污染物的空间分布及超标情况。致力于大气环境问题的科研人员已经在这些方面取得了长足的进展,国内外都有成功的实例。比如,欧洲的RAINS模式[2]就是一个跨国界的SO2排放量计算机管理系统,我国“七五”环保项目中“国家大气环境信息系统”[6]。大家熟知的大气层的臭氧层“黑洞”就是通过GIS和遥感技术发现的。

(2)水资源环境监测。随着工业的发展,水资源也受到了不同程度的污染。此外人口的急剧增长及城市的发展,许多城市出现了用水紧张的局面。因此,加强对水资源的监测和管理迫在眉睫。水资源环境的一个特点是空间信息量大,而对空间信息的管理与分析正是GIS的优势,这样GIS便成了一个强有力的水资源管理工具,使水资源的管理工作由传统模式进入了现代化的动态管理模式。

GIS应用于水资源数据的监测管理,主要是对水质数据、供水部门数据及遥感数据进行管理与分析等。GIS与计算机水域模型(watershedmodel)的结合已成为动态评估城市水资源环境的强有力工具。如Adamus和Bergman采用GIS与筛选函数分析水域内无点污染源的荷载分布,Richard和Host应用GIS与相关函数分析河流生物与上游土地应用及河流形状的关系[6],中国环境科学院郑丙辉等应用GIS定量分析昆明市松华坝水库的流域面源污染[7]。用GIS管理水资源数据,使得数据资源共享具有很大潜力,增强了数据管理与分析的可视性,将数据管理的水平又提高到一个新的高度。Hudak等人在利用GIS技术对地下水监测网络进行的设计中,对所选研究区域进行详细的场地监测和分析,从而有利于管理地表和地下废物设施,及时发现潜在污染源,加强对水源井的保护,还能为填理场选址提供决策支持[3]。上海市环境管理部门于20世纪80年代末开始GIS的应用研究,并建立了黄浦江流域水环境地理信息系统,系统具有动态监测显示、水污染过程模拟及取水口水环境管理功能,并可对水质作出快速预测分析和预报(郑丙辉,刘宁。GIS支持下的流域面源污染研究。中国地理信息系统协会首届年会论文集,1995)。

(3)生态环境宏观监测。我国改革开放以来,经济高速增长,然而资源的过度开发利用,对生态环境造成了严重的破坏。为了实现我国经济可持续发展战略,必须了解生态环境现状,解决主要生态环境问题,以保障有关决策部门在资源开发利用和保护生态环境方面做出合理的、科学的宏观决策。由于生态环境信息具有容量大、层次多、内容广、关系复杂、空间分布和动态变化的特点,以往所做的大都是一些常规的、单项的生态环境和资源调查,而且监测结果的技术质量较低[8]。

第2卷第2期冯文博等GIS在环境工程中的应用17在GIS技术正逐渐走向成熟的今天,利用GIS软件支持,可以更精确、更直观地对空间数据进行划分,把生态环境的属性信息和空间信息按空间分布特点,输入计算机,来建立地理信息系统及生态监测数据库,以便有效地存储和管理数据,快速、准确地进行信息的查询、检索、更新,促使数据的全面综合处理和迭加分析,对生态环境的发展态势做出科学预测[9,10]。GIS的强大制图功能,可以使用户轻松获得定位准确、内容详的实专题图。生态环境信息系统的建立,不仅为将来的工作提供重要的本底数据,还可与其他部门的有关信息系统以及国际相关系统联网,形成统一的生态环境信息网络。内蒙古环境监测中心站利用遥感和环境信息技术对内蒙古伊盟地区进行首次生态环境调查,并取得了可喜调查成果,为建立自治区生态环境动态监测信息系统奠定了基础[11]。

(4)环境灾害监测与评估。灾害的发生大都是突发性的,其结果是对环境造成重大污染,经济上造成巨大损失,对居民的身体健康及生命安全造成巨大威胁,其危害制约着生态平衡及经济、社会的发展。一旦灾害发生,必须及时准确的制定出应急对策,在有限的资源条件下,最大限度的降低灾害损失。由于GIS具有交互定位和逻辑查询以及广泛的关系数据库连接能力,所以非常适合用于环境灾害监测与评估。对于特大火灾,消防部门可以使用GIS完成火灾事件分析、绘制火灾现场图、显示消火栓分布图、道路状况和资源分布,从而进行紧急调度和路径优化。灾后可很快进行环境质量追踪调查、评估,根据新的环保监测数据,迅速得出一定范围内大气污染的等值线图,以及对居民、生态的影响。GIS可以提供有关洪涝灾害的历史、自然环境和社会经济现状的背景数据;可以对洪涝灾害的可能性、空间分布、危险程度等进行综合的分析、评价、模拟分析和趋势预测研究;可以辅助防灾、减灾决策分析,提供灾害快速评估与计算机辅助决策。中国测绘科学院李紫薇等建立的一套基于“4D”的洪涝灾害遥感监测评估与保险核损技术系统也已经在岳阳地区投入了运行。水利部陈曦川等应用GIS网络分析技术,模拟分析出北京地区小清河滞洪区疏散居民最佳撤退路径,减少了居民伤亡和财产损失,为防洪减灾中提供最有效的决策依据。

地理信息系统可不断更新、储存新的信息,维持数据库的有效性和现势性。若将GIS与RS(遥感技术)相结合,可以实现实时动态监测模拟。在灾害发展过程和灾害消除后,灾害发生的规模、速度,灾害制止后是否有回迹现象等都可用遥感进行监测。尤其是对交通不便、人迹稀少的地方更为方便(李紫薇,毛可标,龚循平,等:《基于“4D”的理大洪涝灾害保险核损技术系统的建立》,第十届全国遥感技术学术交流会论文集,1997)。

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