NASA的最新研究表明,氢氟碳化合物有助于臭氧消耗

到2050年,氢氟碳化合物(HFC)对不同纬度的臭氧水平的预计影响的全球代表。少量但可测量的臭氧损失以Dobson单位量化,Dobson单位是测量臭氧浓度的最常用单位。在地球表面,臭氧层的平均厚度约为300 Dobson单位,即3毫米。学分:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

根据美国国家航空航天局(NASA)的最新研究,在冰箱,家用和汽车空调中发现的称为氢氟烃的化学冷却剂对臭氧消耗的贡献很小,但可测量。

该论文于10月22日发表在《美国地球物理学联合会》《地球物理研究快报》上,该论文基于NASA衍生的大气化学气候模型的结果,该模型预测了2050年HFC气体对大气的影响。

臭氧层包括主要位于平流层下部的臭氧分子带。它负责吸收太阳到达地球表面之前的大部分有害紫外线。1990年代的研究表明,近年来取代了更强大的消耗臭氧层的化学冷却剂的HFC破坏了微不足道的臭氧。但是,通过仅检查气体通过在大气中分解臭氧分子后发生的化学反应来分解臭氧分子的能力,可以得出该结论。

这项新的研究集中于预计在2050年对全球变暖贡献最大的五种HFC,发现这些气体间接导致了臭氧消耗。HFC排放导致平流层变暖加剧,加速破坏臭氧分子的化学反应,并且通过加速贫臭氧空气的向上运动,它们还降低了热带地区的臭氧水平。根据该模型,其影响是,到2050年,氢氟碳化合物将使臭氧减少0.035%。

与其前身相比,氢氟碳化合物对臭氧消耗的贡献很小。例如,三氯氟甲烷或CFC-11(一种曾经不再使用的普通冷却剂)导致每单位质量的臭氧消耗量是HFC的400倍左右。

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的大气科学家玛格丽特·赫维兹说:“我们并不是说氢氟碳化合物是对臭氧层或臭氧空洞恢复的生存威胁,但影响并不像声称的那样为零。”马里兰州格林贝尔特。“事实上,氢氟碳化合物是消耗臭氧的弱物质。”

在研究中,科学家还发现,HFC对平流层温度和臭氧变化几乎具有线性影响。例如,将HFC排放量减少50%,将使臭氧变化量减少相当的程度。Hurwitz说,这种直接关系将有助于评估新兴HFC的影响。“我们可以为政策制定者提供对新型HFC气体对平流层影响的估计。”

氢氟碳化合物已被用作冰箱,家用和汽车空调中的氯氟烃(CFC)和氢氯氟烃(HCFC)的替代品。氟氯化碳是造成1980年代科学家首先观察到的臭氧消耗的主要原因,最值得注意的是南极洲上方的臭氧空洞,该空洞一直持续到今天。CFC分子包含氯原子,每个原子可以破坏数千个臭氧分子。在1987年签署的《蒙特利尔议定书》的主持下,氟氯化碳于2010年在全球范围内正式淘汰生产。

虽然HCFC包含氯原子,但它们对臭氧层的破坏也较小,因为它们还包含氢原子,这使它们在大气中的分解速度更快。目前正在逐步淘汰氟氯烃,转而使用不含氯的氢氟碳化合物。

美国国家海洋与大气管理局地球系统研究实验室主任,研究物理学家戴维·法海(David Fahey)表示,这项研究为有关氢氟碳化合物及其对臭氧的全面影响的讨论增添了细微差别。

“论文证明,当您在平流层中放置这么多的吸收红外线辐射的材料时,即使名义上它不会像主流的消耗臭氧层物质(消耗臭氧层的物质)一样破坏臭氧,它也会有所不同,它将开始改变一切。” Fahey说。“这增加了平流层科学家在与决策者讨论这些问题时需要注意的新思维。”

尽管HFC只是消耗臭氧的弱物质,但它们像CFC和HCFC一样是强温室气体。如果继续保持生产趋势,则预测表明,到2050年,所有HFC的全球变暖量可能高达二氧化碳的20%。

还正在进行分析氢氟碳化合物对地表气候影响的工作。该论文的合著者,戈达德大学地球科学首席科学家保罗·纽曼说:“我们在理解氢氟碳化合物对平流层和臭氧层的影响方面迈出了重要的一步。”“我们的下一步是使用更复杂的模型,这样我们就可以开始研究这些化合物对陆地和海洋温度,降雨和海冰的影响。”

出版物:Margaret M. Hurwitz等人,“氢氟烃对臭氧层的消耗”,地球物理研究快报,2015年,DOI:10.1002 / 2015GL065856

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