平流層臭氧是大氣層的重要組成部分，能有效吸收紫外線輻射，保護(hù)地球上的生命免受有害輻射的影響。
1985年，英國(guó)科學(xué)家Joe Farman首次發(fā)現(xiàn)南極臭氧層“空洞”。次年，美國(guó)科學(xué)家Susan Solomon揭示了其主要成因是人類活動(dòng)排放的氯氟烴（CFCs）。這一發(fā)現(xiàn)為《蒙特利爾議定書》的制定奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。自1989年該議定書簽署并實(shí)施以來(lái)，全球逐步減少了包括氯氟烴在內(nèi)的臭氧消耗物質(zhì)（ODS）排放。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，南極臭氧層正在逐步恢復(fù)。然而，由于臭氧與氣候自然變率的相互作用，以及溫室氣體（如二氧化碳）增加也同樣會(huì)導(dǎo)致平流層臭氧上升，準(zhǔn)確歸因觀測(cè)到的南極臭氧變化仍然面臨挑戰(zhàn)。
近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）教授Susan Solomon團(tuán)隊(duì)利用“最優(yōu)指紋法”，對(duì)過去20年衛(wèi)星觀測(cè)到的南極臭氧變化進(jìn)行了歸因分析，相關(guān)研究成果已發(fā)表于《自然》雜志。
最優(yōu)指紋法是一種廣泛應(yīng)用于氣候變化歸因分析的方法，其提出者德國(guó)科學(xué)家Klaus Hasselman于2021年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。然而，該方法在大氣化學(xué)成分的歸因分析中應(yīng)用較少。正如每個(gè)人的指紋獨(dú)一無(wú)二，不同的外部強(qiáng)迫在氣候系統(tǒng)中留下的痕跡也各不相同。MIT研究人員利用氣候-化學(xué)耦合模式集合，對(duì)南極臭氧變化的時(shí)間和空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，揭示了ODS減排在南極臭氧不同季節(jié)和不同高度留下的“指紋”，同時(shí)排除了自然變率帶來(lái)的“噪聲”。
通過分析季節(jié)與高度的特定模式的信噪比，研究結(jié)果表明，過去二十年間，衛(wèi)星觀測(cè)到的南極臭氧變化與ODS的指紋高度一致，且無(wú)法用自然變率解釋。這一發(fā)現(xiàn)證明，南極臭氧層正在因ODS減排而顯著恢復(fù)。
Susan Solomon（左）與王沛東（右）。背景中可見以Solomon教授命名的兩座南極冰川，以表彰她在南極臭氧層空洞研究方面的杰出貢獻(xiàn)。 王沛東供圖
該文章的第一作者為MIT博士生王沛東，王沛東與其導(dǎo)師Susan Solomon為該文章的共同通訊作者。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08640-9
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