1985年，科學家報告了一件非常令人不安的事情：他們發現南極洲上空的地球臭氧層有一個空洞。他們說，罪魁禍首是人類排放的化學物質，這些化學物質消耗了南極和全球其他地區上空的大氣臭氧。由於臭氧層保護我們和其他生物免受有害太陽輻射的侵害，國際社會於1987年聯合簽署了《蒙特利爾議定書》，逐步淘汰此類化學物質的使用。
該議定書自頒佈以來被廣泛認為是巨大的成功，它顯著降低了大氣中消耗臭氧的化學物質的含量，南極洲上空的“空洞”也一直在縮小。然而，在發表在《大氣化學與物理》雜誌上的一項新研究中，科學家報告說，臭氧層的一個關鍵部分似乎仍在穩步下降。
臭氧層位於平流層，即地球表面以上10至50公里的區域。這種氣體層對於地球上的生命至關重要——它吸收太陽的紫外線輻射，這種輻射會損害DNA，還會導致皮膚癌和其他對人類、野生動物和農作物的危害。
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實際上，臭氧分佈在低層、中層和高層平流層以及對流層中，對流層是從地球表面向上延伸約10公里的大氣底層。由於該議定書，從1990年代後期開始，平流層中的臭氧“看起來不再下降了，這是一個巨大的成功，” 蘇黎世聯邦理工學院大氣物理學研究員、該研究的作者之一威廉·鮑爾說。但是，對低層平流層的精確測量一直很難進行。“尚未解決的關鍵問題之一是，在低層平流層中，我們通常用於計算趨勢的方法無法捕捉到許多變化，”鮑爾說。
來自世界各地研究機構的鮑爾和他的研究團隊希望更準確地測量臭氧層的趨勢。在他們的研究中，他們綜合並分析了多個大氣臭氧衛星資料集。這些資料涵蓋了1985年至2016年的熱帶和中緯度地區。該團隊發現，自1998年以來，高層平流層中的臭氧確實已經反彈。“很明顯，它正在回升，”鮑爾說。“這正是我們期望看到《蒙特利爾議定書》發揮最佳作用的地方。”他們還發現，從2004年到2016年，對流層中的臭氧（主要來自空氣汙染）有所增加。
然而，他們觀察到，自1998年以來，中層平流層或臭氧柱總量（對流層和平流層的總和）沒有顯著的上升或下降趨勢。鮑爾說，從1985年開始，“你可以看到[臭氧柱總量]正在下降”。“1998年之後，我們看到臭氧停止消耗，最初出現小幅上升，然後似乎停滯不前。”但是，鮑爾指出，這種上升在統計上並不顯著。“這表明，太好了，自1998年以來，臭氧沒有進一步消耗了。”但是，它似乎也沒有反彈。
罪魁禍首是什麼？鮑爾的團隊發現，自1998年以來，低層平流層的臭氧一直在緩慢地、持續地下降。“我們看到一個小的但持續不斷的下降，速度不如1998年之前快，但持續[下降]趨勢，”他說。“這令人驚訝，因為我們本以為也會看到這個[區域的臭氧]停止減少。”這一發現很重要，因為低層平流層包含臭氧層的最大部分。
總的來說，鮑爾說，全球臭氧在1970年至1998年期間下降了5％，這是在議定書生效之前。“此後，我們的分析表明，[平流層中的臭氧]已經下降了……另外0.5％，其中大部分發生在低層平流層，”他說。“這聽起來不多，而且速度較慢，但這與模型中預期的軌跡相矛盾。”
研究團隊尚不清楚低層平流層臭氧持續下降的原因。在他們的論文中，他們提出了一些可能的解釋，其中一些是氣候變化驅動的。另一個潛在的原因可能是，短壽命化學物質的排放量增加正在到達低層平流層並破壞臭氧。但這只是科學家們仍需要探索的假設。“很明顯，《蒙特利爾議定書》奏效了，”鮑爾說。“但是，似乎有其他東西登上了舞臺，我們真的不知道它是什麼。”
外部專家對這項新研究感到印象深刻，同時也對其發現感到困擾。“這真的令人擔憂，因為我們不知道發生了什麼，”英國雷丁大學大氣化學副教授米凱拉·黑格林說。“我們都在尋找恢復的跡象，而現在這篇論文出來了，說低層平流層正在下降。”
鮑爾警告說，人們不應為此新發現感到恐慌。“目前，[臭氧]柱總量並沒有惡化，”他說。但是，他補充說，“我們應該擔心。我們需要緊急解決這個問題，因為我們不希望臭氧層變得更糟。”
科羅拉多州立大學化學和大氣科學系教授A.R.拉維尚卡拉說，這一發現也給世界帶來了重要的一課。“當你制定環境政策時，你會研究問題，診斷，採取行動，然後大多數人認為你已經完成了。但事實並非如此，”他說。“[你必須]繼續測量和監測，以確保發生的事情是你預測的那樣。我們不能對這件事掉以輕心。”
黑格林同意：“世界應該意識到，臭氧層的故事還沒有結束。”