现代女娲补天

人类自20世纪70年代开始关注臭氧层破洞问题，最近又发现全球暖化与南极臭氧破洞有交互影响，这显现出地球这一复杂巨大的体系，是牵一发而动全身，要窥其全貌并非易事。

南半球漫漫长冬结束，太阳又将照耀南极上空，平流层里的氯和溴化合物，却开始破坏使地球免受紫外线伤害的臭氧层。数月里，这些污染物造成的臭氧层损耗，会在南极大陆上方弄出一个破洞。

自20世纪70年代起，这个现象就年年上演，不过是过了好几年才被科学家注意到。1985年，英国南极调查小组在《自然》杂志上发表论文，揭示出臭氧层的破洞，举世震惊。大约同时，科学家也确认，地球的臭氧层对大气中的污染物非常敏感。这一发现使许多国家在1987年一致同意，管制生产破坏臭氧层的化合物，可说是面对全球环境问题最有魄力的行动。

多亏有《蒙特利尔议定书》，各国对修复地球防护层都付出了一大努力。虽然南极上空的臭氧层破洞每年还是一样大，至少大气层里的氯化物开始减少了，其他地区变稀薄的臭氧层也有好转的迹象。

众人欢欣之余却忘了问，天空的大洞到底什么时候才会补好。10年前科学家预计，臭氧层到2050年可以完全复原，但是如今却不再能肯定预估。其中一项使情况更趋复杂的因素是，《蒙特利尔议定书》签署以来，温室气体已大幅改变了大气层的特性，有些有助于臭氧层恢复，有些却会使情况恶化。复杂交互影响

气候变迁和臭氧层状况会交互影响。南极臭氧层破洞使得南极半岛加速暖化，冰层融化，也可能间接造成了澳洲更频繁的干旱和大火。

早在1974年，加州大学尔湾分校的化学家罗兰和奠里纳就曾提出，氟氯碳化物在平流层中会分解，释放出的氯原子可能会破坏臭氧层。他们与德国马克斯普朗克化学研究所的克鲁琛，因臭氧化学的杰出研究共享1995年的诺贝尔化学奖。

这些对臭氧层稀薄化甚至破洞的关注，促成1987年《蒙特利尔议定书》的签订。蒙特利尔条款对改善气候也有贡献，因为和二氧化碳比起来，氟氯碳化物类化合物是使温室效应更强的气体。在减缓暖化的效果上，这个拯救臭氧的条约比起《京都议定书》要强上五六佰。

世界所幸免的

让我们看看要是没有了臭氧层会发生什么事。美国太空飞行中心研究员纽曼与同事对破坏臭氧层物质未经管制，且每年还增长3％的情况进行模拟，得到的结果是2065年，全球2/3的臭氧层将会消失，到21世纪末全球的臭氧层将完全消失。

世界上无论是住在纽约、布宜诺斯艾利斯或东京的人以及住在中纬度地区(纬度30°～60°之间的温带地区)的人都会直接曝晒于强烈紫外线下，在5分钟之内造成严重晒伤。DNA突变几率会增加6倍，罹患皮肤癌几率急剧上升。

好在有《蒙特利尔议定书》，我们才能活在有防护层保护的地球上。德国太空中心的大气与气候科学家达美利斯说：“我们已经避免了最坏的情况。这也是个警告，提醒我们绝不可放松标准。”

虽然中纬度地区臭氧层破坏程度没有南极严重，但因此地区人口稠密，因此影响较大。紫外线的增加，可能使全世界每年增加数十万皮肤癌病例，而最糟的情况还在数十年之后。

但还是有好消息：中纬度地区的臭氧浓度似乎有增长的迹象。史托拉斯基相信，减用氯化物是原因之一。

虽然科学家原先预计还要等到2050年中纬度地区臭氧层才会完全恢复，但计算机仿真显示，这件事说不定会提早20年发生，尤其是较不受南极臭氧破洞影响的北半球。全球气候暖化或许对此有正面影响。因为温室气体将热量留在较低的大气层中，使上方平流层温度降低，也使破坏臭氧的化学反应变慢。另外，模拟指出暖化效应使得气流循环加速，热带地区富含臭氧的大气会流向中纬度，也使臭氧浓度提高。快速反应

以南极臭氧层破洞为例，全球暖化的影响力在两极并不显著。平流层的冷却会促进极地生成平流层云，进而造成臭氧分解。南极上空平流层相当干燥，一旦温度低于一78％，就会生成极地平流层云。它提供可让化学反应发生的大气面，使得原本由三个氧原子组成的臭氧分子迅速脱去一个。

冰晶粒子对臭氧分解扮演相当重要的角色。在极区以外，平流层中单一氯原子，可以循环分解数百个臭氧分子，直到它和氧化亚氮气体分子作用而终止反应。然而极地冰晶粒子表面却能催化反应加速，分解数以万计的臭氧分子。南极臭氧洞的中心海拔14千米～21千米处，臭氧消失速率可达每日3％。在极地平流层云的媒介下，破坏了几乎所有同海拔区间内的臭氧。

气候变迁既可能使极地平流层温度升高也可能下降，科学家并不清楚究竟何种效应会胜出。这方面研究迟迟未能进展的原因，在于计算机运算能力不足。以普林斯顿实验室为例，以100个处理器模拟一个百年尺度的体系，必须不间断地连算3个月。

大部分的科学家都不预期臭氧层的复原会在20年内发生。相关仿真结果显示，南极上方平流层中破坏臭氧物质的浓度，一二十年内仍会处于饱和状态。许多模型推测在2060年或2065年，臭氧层才可能完全复原。

最新的研究结果显示，溴化物的影响增加了问题的复杂性。平流层中溴化物浓度比理论预期的还多。依此趋势，根据普林斯顿实验室的预测，在2065年后数十年，臭氧层破洞还会有现在的0.1％大。奥斯登提醒这只是初步结果，“直至21世纪结束，我们都未必能见到臭氧层复原”。

对人类或其他动植物来说，穿过臭氧层破洞的紫外线危害并不显著。因为虽然臭氧层在初春时节破损最大，但此时日照角度小，因而也限制了入射地表的紫外线。

臭氧层破洞除了增加紫外线的入射，在南半球大部分区域，都能察觉其对区域气候间接改变的影响。由于臭氧能够吸收紫外线能量，在平流层中一直扮演着巨大热源的角色。极地平流层若缺少臭氧，温度将会下降6。c之多。所罗门发现，此冷却效应加强了流经冰帽的极地西风涡流，助长南极大陆的冰封。

这项发现解开了诸多南极气候之谜。强大的西风涡流将寒冷的空气困在南极大陆内部高原，使其与温室效应隔绝。过去30年来，南极大部分区域气温都呈现下降趋势。这点经常被反对全球暖化人士拿来做反例，然而所罗门的研究却显示，南极温度下降实由于加温不足所致，真正原因乃臭氧浓度减少。瓶中信息

困在南极内陆的冷空气，并不如外围空气那样容易向外流动。这或许部分解释了，何以暴露在相对温暖海洋空气中的南极半岛，成为地球上暖化最显著的区域之一。过去几年间，有二个大型冰架自半岛崩落，其他六个则呈现融化消退，同时将巨大的冰山送入大洋。

假使21世纪内臭氧洞的规模缩小，西风涡流减弱，将使原本局限在南极大陆内部的冷空气更容易接近半岛区。目前南极附近罗斯海海面的海冰覆盖面积正逐渐增加。最新研究结果印证了臭氧洞影响大气循环的模式，正好呼应海冰的扩张和南极气候的变化。

澳洲莫纳什大学动态气象及海洋研究中心的李斯贝认为，澳洲南部雨量变少，干旱频繁，皆起因于臭氧浓度下降。南极大陆因臭氧量减少而降温，造成涡流增强，南极气压下降，将含雨量丰沛的盛行西风往南拉离澳洲陆地。

达美利斯的仿真研究结果显示，热带海洋表面的温度上升，使得热带地区内的臭氧减少，而中纬度地区臭氧浓度却异常增高。他说：“虽然增加的臭氧有助保护人类，但因而干扰平流层内化学反应，或者阻碍植物生长则不是我们所乐见。”

长久来说，当含氯和溴的污染物从天空中除去，气候变迁将出来接手，成为影响臭氧浓度的主要人造因素。没什么人会去想这意味着什么，但差不多是该好好想想的时候了。