GIS技術(shù)發(fā)現(xiàn)臭氧層黑洞 臭氧黑洞的形成

臭氧層黑洞的成因

分類: 教育/科學(xué) 科學(xué)技術(shù)

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問題描述:

誰能告訴我臭氧層形成的原因是什么??？如果可以最好還有解決辦法、目前的進(jìn)展等，盡量詳細(xì)...謝謝！

解析:

大氣中的臭氧含量僅一億分之一，但在離地面20至30公里的平流層中，存在著臭氧層，其中臭氧的含量占這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少，卻具有非常強(qiáng)烈的吸收紫外線的功能，可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分（UV－B）。由于臭氧層有效地?fù)踝×藖碜蕴栕贤饩€的侵襲，才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發(fā)展。

1985年，英國科學(xué)家觀測到南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞，并證實其同氟利昂（CFCs）分解產(chǎn)生的氯原子有直接關(guān)系。這一消息震驚了全世界。到“1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達(dá)2400萬平方公里，北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10％－15％，西伯利亞上空甚至減少了35％?？茖W(xué)家警告說，地球上臭氧層被破壞的程度遠(yuǎn)比一般人想象的要嚴(yán)重得多。

氟利昂等消耗臭氧物質(zhì)是臭氧層破壞的元兇，氟利昂是本世紀(jì)20年代合成的，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具有可燃性和毒性，被當(dāng)作制冷劑、發(fā)泡劑和清洗劑，廣泛用于家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等領(lǐng)域。80年代后期，氟利昂的生產(chǎn)達(dá)到了高峰，產(chǎn)量達(dá)到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達(dá)到了2000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達(dá)數(shù)百年，所以排放的大部分仍留在大氣層中，其中大部分仍然停留在對流層，一小部分升入平流層。在對流層相當(dāng)穩(wěn)定的氟利昂，在上升進(jìn)入平流層后，在一定的氣象條件下，會在強(qiáng)烈紫外線的作用下被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧會發(fā)生連鎖反應(yīng)，不斷破壞臭氧分子?？茖W(xué)家估計一個氯原子可以破壞數(shù)萬個臭氧分子。

控制臭氧層破壞的途徑和政策

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中，氟利昂等物質(zhì)應(yīng)用非常廣泛，要全面淘汰，必須首先找到氟利昂等的替代物質(zhì)和替代技術(shù)。在特殊情況下需要使用，也應(yīng)努力回收，盡可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生產(chǎn)廠家參與開發(fā)研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氫氯氟烴HCFC和含氫氟烷烴HCF等）及其合成方法，有可能用作發(fā)泡劑、制冷劑和清洗溶劑等，但這類替代物也損害臭氧層或產(chǎn)生溫室效應(yīng)。同時，也在開發(fā)研究非氟利昂類型的替代物質(zhì)和方法，如水清洗技術(shù)、氨制冷技術(shù)等。

為了推動氟利昂替代物質(zhì)和技術(shù)的開發(fā)和使用，逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)，許多國家采取了一系列政策措施，一類是傳統(tǒng)的環(huán)境管制措施，如禁用、限制、配額和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，井對違反規(guī)定實施嚴(yán)厲處罰。歐盟國家和一些經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌國家廣泛采用了這類措施。一類是經(jīng)濟(jì)手段，如征收稅費(fèi)，資助替代物質(zhì)和技術(shù)開發(fā)等。美國對生產(chǎn)和使用消耗臭氧層物質(zhì)實行了征稅和可交易許可證等措施。另外，許多國家的 *** 、企業(yè)和民間團(tuán)體還發(fā)起了自愿行動，采用各種環(huán)境標(biāo)志，鼓勵生產(chǎn)者和消費(fèi)者生產(chǎn)和使用不帶有消耗臭氧層物質(zhì)的材料和產(chǎn)品，其中綠色冰箱標(biāo)志得到了非常廣泛的應(yīng)用。

1985年，在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的推動下，制定了保護(hù)臭氧層的《維也納公約》。1987年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署組織制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》，對8種破壞臭氧層的物質(zhì)（簡稱受控物質(zhì)）提出了削減使用的時間要求。這項議定書得到了163個國家的批準(zhǔn)。1990年、1992年和1995年，在倫敦、哥本哈根、維也納召開的議定書締約國會議上，對議定書又分別作了3次修改，擴(kuò)大了受控物質(zhì)的范圍，現(xiàn)包括氟利昂（也稱氟氯化碳CFC）、哈倫（CFCB）、四氯化碳（CCL4）、甲基氯仿（CH3CCl3）、氟氯烴（HCFC）和甲基溴（CH3Br）等，并提前了停止使用的時間。根據(jù)修改后的議定書的規(guī)定，發(fā)達(dá)國家到1994年1月停止使用哈倫，1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿；發(fā)展中國家到2010年全部停止使用氟利昂、哈倫、四氯化碳、甲基氯仿。中國于1992年加入了《蒙特利爾議定書》。

為了實施議定書的規(guī)定，1990年6月在倫敦召開的議定書締約國第二次會議上，決定設(shè)立多邊基金，對發(fā)展中國家淘汰有關(guān)物質(zhì)提供資金援助和技術(shù)支持。1991年建立了臨時多邊基金，1994州年轉(zhuǎn)為正式多邊基金。到1995年底，多邊基金共集資4.5億美元，在發(fā)展中國家共安排了1100多個項目。

到1995年，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)停止使用大部分受控物質(zhì)，但經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌國家沒有按議定書要求削減受控物質(zhì)的使用量。發(fā)展中國家按規(guī)定到2010年停止使用，受控物質(zhì)使用量目前仍處于增長階段。中國由于經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，家用電器、泡沫塑料、日用化學(xué)品、汽車、消防器材等產(chǎn)品都大幅度增長，受控物質(zhì)使用量比1986年增長了一倍以上，成為世界上使用受控物質(zhì)最多的國家之一。

從各項國際環(huán)境條約執(zhí)行情況而言，這項議定書執(zhí)行的是最好的。目前，向大氣層排放的消耗臭氧屋物質(zhì)已經(jīng)逐年減少，從1994年起，對流層中消耗臭氧層物質(zhì)濃度開始下降。預(yù)計到2000年，平流層中消耗臭氧層物質(zhì)的濃度將達(dá)到最大限度，然后開始下降。但是，由于氟利昂相當(dāng)穩(wěn)定，可以存在50至100年，即使議定書完全得到履行，臭氧層的耗損也只能在2050年以后才有可能完全復(fù)原。另據(jù)1998年6月世界氣象組織發(fā)表的研究報告和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署作出的預(yù)測，大約再過20年，人類才能看到臭氧層恢復(fù)的最初跡象，只有到21世紀(jì)中期臭氧層濃度才能達(dá)到本世紀(jì)60年代的水平。

上世紀(jì)70年代出現(xiàn)在南極上空的臭氧層空洞，如今怎么樣了？

大氣層中的臭氧層，可以說是地球上一切生物的保護(hù)傘。臭氧層位于平流層中，因為那里臭氧濃度非常高而得名。根據(jù)科學(xué)家們的介紹，臭氧層的主要作用是減少紫外線輻射，殺菌，讓地球上的生物原諒你紫外線和太空輻射的傷害，可以說，如果沒有臭氧層，我們或許并不會像今天這般生活在地球之上。

在上世紀(jì)70年代，英國科學(xué)家通過研究后發(fā)現(xiàn)，位于南極上空的臭氧層含量，不知從何時起，開始呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢，特別是每年的9-10月份，臭氧層的含量越發(fā)的稀少，而到了1985年的時候，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在南極的上空已經(jīng)形成了一個大小如同美國國土面積的臭氧層空洞，就好像地球的天空漏了一個大窟窿一般，看起來非常的令人觸目驚心，當(dāng)時科學(xué)家們將這個現(xiàn)象，稱呼為“南極臭氧層空洞”。

自從發(fā)現(xiàn)開始，臭氧層空洞一直讓世界上很多科學(xué)家為之不安，因為這就意味著地球的南極上空，開始暴露在太空的危機(jī)環(huán)境之中，當(dāng)時科學(xué)家們?yōu)榇藢ｉT在南極成立了一個科研小組，每日觀測臭氧層空洞，希望可以找到根本原因。不過，令很多科學(xué)家難過的是，南極的臭氧空洞還沒有找到原因，北極的上空竟然也出現(xiàn)了一個類似的臭氧空洞。后來，科學(xué)家們認(rèn)為是因為人類大量使用空調(diào)等制冷設(shè)備，而這些設(shè)備之中都含有氟利昂，因為大量的排放到大氣層中，導(dǎo)致臭氧分子被破壞掉了，于是，當(dāng)時全球簽訂了一個相關(guān)的條約，減少氟利昂的排放，共同保護(hù)臭氧層。那么，如今幾十年過去了，臭氧層空洞如何了呢？

根據(jù)科學(xué)家們的觀測，答案十分的令人驚喜，兩極上空的臭氧層已經(jīng)差不多完全愈合了，一些科學(xué)家認(rèn)為，最多到2065年，南極上空巨大的臭氧空洞，就會徹底從地球上消失。不過，因為近年來溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，南極上空臭氧濃度仍然比同期要低上很多，可以說，雖然一切仍然好轉(zhuǎn)之中，但是想要徹底恢復(fù)，還需要全人類的共同努力，要走的路還有很長。

GIS在環(huán)境科學(xué)的應(yīng)用有那些？具體一點(diǎn)的

以環(huán)境監(jiān)測為例吧：

城市環(huán)境的演變是一個動態(tài)的過程,城市環(huán)境動態(tài)監(jiān)測的實現(xiàn),有賴于信息的適時更新和對信息的空間分析與綜合處理。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處理功能,充分利用GIS的功能模塊結(jié)合選定的環(huán)境監(jiān)測模型可以對多源環(huán)境信息進(jìn)行處理,從中發(fā)現(xiàn)環(huán)境演變的動態(tài)規(guī)律,通過不同時段環(huán)境信息的對比和綜合分析,輔助決策。其關(guān)鍵在于建立科學(xué)的監(jiān)測模型,對信息進(jìn)行有效的綜合處理,從而實現(xiàn)對環(huán)境的綜合動態(tài)監(jiān)測。包括大氣污染的監(jiān)測,水體污染監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測等。GIS強(qiáng)大的專題制圖功能可將環(huán)境的變化情況、規(guī)律通過直觀的圖件資料予以顯示。

(1)大氣環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與分析。大氣環(huán)境是環(huán)境問題的一個重要因素,尤其是人口密集、工業(yè)企業(yè)集中的城市大氣環(huán)境問題顯得尤為突出。目前很多國家和地區(qū)都在為改善和恢復(fù)大氣環(huán)境做著積極的努力。在進(jìn)行這項工作時,首先要了解大氣環(huán)境的特點(diǎn)。第一,它的空間尺度大,人類賴以生存的大氣圈有上百公里的厚度;第二,空氣在自然環(huán)境中有著最好的流動性,地面是其不可逾越的固體邊界。因此大氣環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與分析工作最適合用GIS技術(shù)進(jìn)行研究。應(yīng)用GIS建立城市大氣污染的管理系統(tǒng)時,將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行如下分類:屬性數(shù)據(jù),如污染物排放量、人口狀況、工業(yè)結(jié)構(gòu)等;地理(空間)數(shù)據(jù),如污染源的分布、城市現(xiàn)狀平面圖等。把數(shù)據(jù)庫分為基本型和導(dǎo)出型,應(yīng)該既更新基本型數(shù)據(jù)庫,又更新導(dǎo)出型數(shù)據(jù)庫。利用GIS的空間圖形圖像的顯示、分析功能,可以獲得各污染物濃度分布圖,了解各污染物的空間分布及超標(biāo)情況。致力于大氣環(huán)境問題的科研人員已經(jīng)在這些方面取得了長足的進(jìn)展,國內(nèi)外都有成功的實例。比如,歐洲的RAINS模式[2]就是一個跨國界的SO2排放量計算機(jī)管理系統(tǒng),我國“七五”環(huán)保項目中“國家大氣環(huán)境信息系統(tǒng)”[6]。大家熟知的大氣層的臭氧層“黑洞”就是通過GIS和遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。

(2)水資源環(huán)境監(jiān)測。隨著工業(yè)的發(fā)展,水資源也受到了不同程度的污染。此外人口的急劇增長及城市的發(fā)展,許多城市出現(xiàn)了用水緊張的局面。因此,加強(qiáng)對水資源的監(jiān)測和管理迫在眉睫。水資源環(huán)境的一個特點(diǎn)是空間信息量大,而對空間信息的管理與分析正是GIS的優(yōu)勢,這樣GIS便成了一個強(qiáng)有力的水資源管理工具,使水資源的管理工作由傳統(tǒng)模式進(jìn)入了現(xiàn)代化的動態(tài)管理模式。

GIS應(yīng)用于水資源數(shù)據(jù)的監(jiān)測管理,主要是對水質(zhì)數(shù)據(jù)、供水部門數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與分析等。GIS與計算機(jī)水域模型(watershedmodel)的結(jié)合已成為動態(tài)評估城市水資源環(huán)境的強(qiáng)有力工具。如Adamus和Bergman采用GIS與篩選函數(shù)分析水域內(nèi)無點(diǎn)污染源的荷載分布,Richard和Host應(yīng)用GIS與相關(guān)函數(shù)分析河流生物與上游土地應(yīng)用及河流形狀的關(guān)系[6],中國環(huán)境科學(xué)院鄭丙輝等應(yīng)用GIS定量分析昆明市松華壩水庫的流域面源污染[7]。用GIS管理水資源數(shù)據(jù),使得數(shù)據(jù)資源共享具有很大潛力,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)管理與分析的可視性,將數(shù)據(jù)管理的水平又提高到一個新的高度。Hudak等人在利用GIS技術(shù)對地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的設(shè)計中,對所選研究區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的場地監(jiān)測和分析,從而有利于管理地表和地下廢物設(shè)施,及時發(fā)現(xiàn)潛在污染源,加強(qiáng)對水源井的保護(hù),還能為填理場選址提供決策支持[3]。上海市環(huán)境管理部門于20世紀(jì)80年代末開始GIS的應(yīng)用研究,并建立了黃浦江流域水環(huán)境地理信息系統(tǒng),系統(tǒng)具有動態(tài)監(jiān)測顯示、水污染過程模擬及取水口水環(huán)境管理功能,并可對水質(zhì)作出快速預(yù)測分析和預(yù)報(鄭丙輝,劉寧。GIS支持下的流域面源污染研究。中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會首屆年會論文集,1995)。

(3)生態(tài)環(huán)境宏觀監(jiān)測。我國改革開放以來,經(jīng)濟(jì)高速增長,然而資源的過度開發(fā)利用,對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。為了實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,必須了解生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,解決主要生態(tài)環(huán)境問題,以保障有關(guān)決策部門在資源開發(fā)利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面做出合理的、科學(xué)的宏觀決策。由于生態(tài)環(huán)境信息具有容量大、層次多、內(nèi)容廣、關(guān)系復(fù)雜、空間分布和動態(tài)變化的特點(diǎn),以往所做的大都是一些常規(guī)的、單項的生態(tài)環(huán)境和資源調(diào)查,而且監(jiān)測結(jié)果的技術(shù)質(zhì)量較低[8]。

第2卷第2期馮文博等GIS在環(huán)境工程中的應(yīng)用17在GIS技術(shù)正逐漸走向成熟的今天,利用GIS軟件支持,可以更精確、更直觀地對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分,把生態(tài)環(huán)境的屬性信息和空間信息按空間分布特點(diǎn),輸入計算機(jī),來建立地理信息系統(tǒng)及生態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,以便有效地存儲和管理數(shù)據(jù),快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行信息的查詢、檢索、更新,促使數(shù)據(jù)的全面綜合處理和迭加分析,對生態(tài)環(huán)境的發(fā)展態(tài)勢做出科學(xué)預(yù)測[9,10]。GIS的強(qiáng)大制圖功能,可以使用戶輕松獲得定位準(zhǔn)確、內(nèi)容詳?shù)膶崒ｎ}圖。生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)的建立,不僅為將來的工作提供重要的本底數(shù)據(jù),還可與其他部門的有關(guān)信息系統(tǒng)以及國際相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),形成統(tǒng)一的生態(tài)環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)蒙古環(huán)境監(jiān)測中心站利用遙感和環(huán)境信息技術(shù)對內(nèi)蒙古伊盟地區(qū)進(jìn)行首次生態(tài)環(huán)境調(diào)查,并取得了可喜調(diào)查成果,為建立自治區(qū)生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)[11]。

(4)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測與評估。災(zāi)害的發(fā)生大都是突發(fā)性的,其結(jié)果是對環(huán)境造成重大污染,經(jīng)濟(jì)上造成巨大損失,對居民的身體健康及生命安全造成巨大威脅,其危害制約著生態(tài)平衡及經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展。一旦災(zāi)害發(fā)生,必須及時準(zhǔn)確的制定出應(yīng)急對策,在有限的資源條件下,最大限度的降低災(zāi)害損失。由于GIS具有交互定位和邏輯查詢以及廣泛的關(guān)系數(shù)據(jù)庫連接能力,所以非常適合用于環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測與評估。對于特大火災(zāi),消防部門可以使用GIS完成火災(zāi)事件分析、繪制火災(zāi)現(xiàn)場圖、顯示消火栓分布圖、道路狀況和資源分布,從而進(jìn)行緊急調(diào)度和路徑優(yōu)化。災(zāi)后可很快進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量追蹤調(diào)查、評估,根據(jù)新的環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù),迅速得出一定范圍內(nèi)大氣污染的等值線圖,以及對居民、生態(tài)的影響。GIS可以提供有關(guān)洪澇災(zāi)害的歷史、自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀的背景數(shù)據(jù);可以對洪澇災(zāi)害的可能性、空間分布、危險程度等進(jìn)行綜合的分析、評價、模擬分析和趨勢預(yù)測研究;可以輔助防災(zāi)、減災(zāi)決策分析,提供災(zāi)害快速評估與計算機(jī)輔助決策。中國測繪科學(xué)院李紫薇等建立的一套基于“4D”的洪澇災(zāi)害遙感監(jiān)測評估與保險核損技術(shù)系統(tǒng)也已經(jīng)在岳陽地區(qū)投入了運(yùn)行。水利部陳曦川等應(yīng)用GIS網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù),模擬分析出北京地區(qū)小清河滯洪區(qū)疏散居民最佳撤退路徑,減少了居民傷亡和財產(chǎn)損失,為防洪減災(zāi)中提供最有效的決策依據(jù)。

地理信息系統(tǒng)可不斷更新、儲存新的信息,維持?jǐn)?shù)據(jù)庫的有效性和現(xiàn)勢性。若將GIS與RS(遙感技術(shù))相結(jié)合,可以實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測模擬。在災(zāi)害發(fā)展過程和災(zāi)害消除后,災(zāi)害發(fā)生的規(guī)模、速度,災(zāi)害制止后是否有回跡現(xiàn)象等都可用遙感進(jìn)行監(jiān)測。尤其是對交通不便、人跡稀少的地方更為方便(李紫薇,毛可標(biāo),龔循平,等:《基于“4D”的理大洪澇災(zāi)害保險核損技術(shù)系統(tǒng)的建立》,第十屆全國遙感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集,1997)。

當(dāng)前題目：GIS技術(shù)發(fā)現(xiàn)臭氧層黑洞 臭氧黑洞的形成
轉(zhuǎn)載來于：http://muchs.cn/article16/doecidg.html

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