[科普中國]-大氣臭氧

形成機(jī)理

臭氧層中的O3，是分子氧(O2)在高空太陽輻射的作用下，首先分離出原子氧(O)，然后O又和O2結(jié)合而形成的。正常情況下，臭氧層中O3的形成和分解的速率大體相等，因此，O3的總量處于一種基本平衡的狀態(tài)。地球周圍的臭氧層，僅占整個(gè)大氣圈的百分之一，但是它能夠有選擇地吸收對人類和生物有害的紫外線和其它短波太陽輻射能，而讓對入類和生物無害的0.3μm以上的長波輻射順利通過，所以能保護(hù)人類和生物免受過多紫外線和短波輻射的傷害，使地球上的生物得以生存、繁衍。這是地球演化過程中形成的一個(gè)奇妙的平衡。1

總量及分布大氣臭氧總量是指分布在整個(gè)大氣層內(nèi)臭氧的總量。大氣臭氧總含量隨高度、緯度、季節(jié)和天氣條件變化。

垂直分布大氣臭氧垂直分布是指大氣臭氧含量隨高度的分布。大氣臭氧總含量校訂到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，它的厚度一般在1.5 - 4.5 mm之間，平均值為2.5mm，與二氧化碳的含量相近。臭氧只占空氣的四百萬分之一。這些臭氧分子混合在空氣中，主要分布在10 - 50km之間。綜合氣球、火箭以及其他光學(xué)方法的探測結(jié)果，其含量（每立方米中臭氧個(gè)數(shù)）隨高度的分布如圖1所示?？梢钥闯鲎畲蟪粞鹾吭?2km附近，而35km以上臭氧含量則按指數(shù)遞減。在低層如16km以下，臭氧垂直分布有很大的變化。2

年平均分布圖2為大氣臭氧總量的年平均分布情況，它顯示了臭氧總量隨緯度的變化，圖中有幾個(gè)臭氧總量的高值中心，分別在北歐、北美、西伯利亞和南太平洋。2

臭氧總量沿緯圈平均的極大值在70°N和50°S附近，極小值在赤道附近，如圖3。2

月際變化圖4為不同緯度上大氣臭氧總量的月際變化及其規(guī)律，表明任一地區(qū)臭氧層的厚度在春季最大，秋季最小。北京地區(qū)臭氧的季節(jié)變化也有此規(guī)律，如圖5。2

大氣臭氧總量的變化，還與天氣條件有關(guān)。在某些地區(qū)，如果11 - 16km高度上的氣流自高緯流向這里，則臭氧含量增加，如果氣流來自熱帶低緯度，則臭氧含量減少。當(dāng)西伯利亞氣團(tuán)侵入亞洲中緯度地區(qū)時(shí)，臭氧含量明顯增加；而赤道氣團(tuán)來臨時(shí)，則其含量減小。2

循環(huán)流動(dòng)大氣臭氧在大氣層中進(jìn)行著循環(huán)式流動(dòng)。由于太陽紫外線輻射的作用，在赤道平流層中形成一個(gè)臭氧源區(qū)，隨著大氣環(huán)流向高緯傳輸。由于對流層及平流層的交換作用，有臭氧沉降到對流層并遭到破滅和消失。臭氧在對流層及平流層下層大氣中具有保守性，可以作為大氣環(huán)流的示蹤。臭氧環(huán)流情況，如圖6所示。2