科学探索|研究揭示导致中间层臭氧层损耗的原因研究揭示导致中间层臭氧层损

据外媒报道，一项新研究称，导致极光的现象--电子沉降--也是导致中间层的臭氧层损耗的原因。这种消耗可能对全球气候变化具有重要意义，因此，了解这一现象非常重要。现在，由日本名古屋大学的Yoshizumi Miyoshi教授领导的一组科学家对这一现象进行了观察、分析，并提供了更深入的见解。这些发现发表在《自然》旗下期刊《科学报告》上。

文章图片
在地球的磁层--地球周围的磁场区域--来自太阳的电子仍然被困住。电子和等离子体波之间的相互作用可以使被困的电子逃脱并进入地球的上层大气（热层）。这种现象被称为电子沉降，是产生极光的原因。但是，最近的研究表明，这也是造成中间层局部臭氧层消耗的原因，并可能对我们的气候产生一定的影响。
更重要的是，中间层的这种臭氧消耗可能是在极光期间才发生的。虽然科学家们已经研究了与极光有关的电子沉降，但没有人能够充分阐明它是如何导致中间层的臭氧消耗的。
Miyoshi教授和团队在2017年斯堪的纳维亚半岛上空的一次中度地磁暴期间进行了观测。他们的观察对象是“脉动极光”（PsA），一种微弱的极光。通过与欧洲非相干散射（EISCAT）雷达（在PsA发生的60至120公里的高度）、日本航天器Arase和全天空照相机网络的协调实验，他们的观测成为可能。
Arase的数据显示，地球磁层中的被困电子有一个广泛的能量范围。它还表明了“合唱波”的存在，这是一种电磁等离子体波，在该空间区域。然后计算机模拟显示，Arase观察到等离子体波导致这些电子在宽能量范围内沉降，这与EISCAT在地球热层的观察结果一致。
对EISCAT数据的分析表明，能量范围很广的电子沉降后会引起PsA 。这些电子携带足够的能量穿透我们的大气层到低于100公里的地方，直到中间层臭氧所在的约60公里高度。事实上，使用EISCAT数据进行的计算机模拟显示，这些电子在击中中间层的时候会立即消耗掉其中的臭氧（超过10%）。
【科学探索|研究揭示导致中间层臭氧层损耗的原因】Miyoshi教授解释说：“PsA几乎每天都发生，分布在大面积地区，并持续数小时。因此，这些事件造成的臭氧消耗可能是巨大的。”谈到这些发现的更大意义，Miyoshi教授继续说：“这仅仅是一个案例研究。需要进一步的统计研究来确认由于电子沉降而在中间层大气中发生多少臭氧破坏。毕竟，这种现象对气候的影响有可能影响到现代生活。”