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極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊

2011/07/06
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極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 為什麼南極的臭氧層耗損特別嚴重？

2. 臭氧層耗損會對北極地區生態系統造成哪些衝擊？

南極臭氧層空洞 (Antarctic ozone hole)
南極臭氧層空洞成為國際注目的焦點，是起於1985年發表在《Nature》的一篇文章，其中英國南極觀測站（British Antarctic Survey）的科學家Joesph Farman, Brian Gardiner, 和 Jonathan Shanklin報告他們發現，從1977~1984年，每年南半球的春季時（約9~12月）南極上空的大氣臭氧含量約減少了40%以上。其他研究機構也證實這項發現，並指出臭氧量急遽減少的區域面積甚至大於南極大陸，高度則是介於12~24公里之間的平流層，這就是所謂的「臭氧洞」（圖1）。其實並不是真正有個「洞」，而只是表示臭氧含量反常稀少的區域。南極臭氧層厚度變化極大，從100至400 Dobson Unit，而厚度若在220 Dobson Unit以下，即稱為臭氧層破洞。另一種臭氧層破洞定義方式是指臭氧密度不到1975年值的33％的區域。

圖1：1980-2006年 南極上空臭氧層空洞面積的變化情況 （圖片來源：NASA，《全球環境展望 4》p. 69 ）

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臭氧 -3

2008/07/31
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臭氧 (Ozone-3)
永春高中蔡曉信老師編譯

我們可用測繪臭氧總量分光計（Total Ozone Mapping Spectrometer）來測量比較在1970年代早期與更早之前，在南極地區的春季與初夏時節臭氧柱的減少量。由1985年的觀測報告指出在南半球的春季南極地區上空的臭氧柱已經減少了70﹪而且持續惡化中。雖然到了1990年代在九月與十月份總臭氧柱仍較之前臭氧破洞值低了40~50﹪。但我們發現每年南極地區與北極地區的減少量有顯著的差異性，且在冬季與春季時當平流層溫度降低時其最大減少量可達30﹪。

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臭氧-2

2008/07/31
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臭氧 (ozone-2)
永春高中蔡曉信老師編譯

臭氧減少

 臭氧減少（Ozone depletion）可由觀測到的兩種不同，但有相關性的現象所導致。一種是自1970年代晚期地表平流層的臭氧緩慢且穩定的以每十年大約4﹪的速率消失。另一種約在相同的時期，在地表兩極地區發生較大量且為季節性變動的平流層臭氧的減少現象。後者即為我們常說的臭氧層破洞（ozone hole）。除了眾所皆知的平流層臭氧層消失外，對流層的臭氧在兩極地區春季時也有消失的現象。

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臭氧 -1

2008/07/31
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臭氧 (ozone-1)
永春高中蔡曉信老師編譯

臭氧是三原子分子，與氧氣互為同素異形體，但其較不安定。地表上的臭氧是空氣的污染物質之一，它會危害動物的呼吸系統。大氣層中較上層的臭氧具有降低紫外線直接照射地表所造成傷害的功能。大氣層中臭氧的濃度很低。它有許多工業上及民生消費的用途。臭氧療法是一種具爭議性的替代性醫療方法。主流科學醫學已發現它對人體有害，因此在美國此種醫療方式是被禁用的。

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