MIT研究人员预测：海洋将开始排放对臭氧层具有破坏性的CFC

据外媒报道，随着大气中CFC-11浓度的下降，等到下个世纪中叶，全球海洋将成为这种化学物质的来源之一。世界海洋是一个巨大的气体储存库，其中包括消耗臭氧层的氯氟烃(CFC)。它们从大气中吸收这些气体，然后把它们带到海底深处并在那里让它们与世隔绝几个世纪甚至更久。

长期以来，海洋CFC长期一直被用作洋流研究的示踪剂，但它们对大气浓度的影响却被认为是可以忽略不计的。现在，麻省理工学院(MIT)的研究人员发现，至少有一种被称为CFC-11的CFC的海洋通量确实会影响到大气浓度。今天发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一项研究报告称，全球海洋将改变其长期以来作为强效臭氧消耗化学物质的容器的角色。

研究人员预计，等到2075年，海洋向大气中排放的氟利昂将超过它们吸收的氟利昂，等到2130年，其排放量将达到可检测的数量。此外，随着气候变化的加剧，这种转变将提前10年发生。海洋排放的CFC-11则将有效地延长这种化学物质的平均停留时间，使其在大气中停留的时间比其他方式长5年。这可能会影响未来对氟利昂排放的估算。

新研究结果可能有助于科学家和政策制定者更好地查明这种化学物质的未来来源。目前，根据《蒙特利尔议定书》，这种化学物质已在全球范围内被禁止。

CFC-11是一种氯氟烃，通常用于制造制冷剂和绝缘泡沫。当释放到大气中时，这种化学物质会引发连锁反应并最终破坏臭氧层，而臭氧层是保护地球免受有害紫外线辐射的大气层。自2010年以来，根据旨在恢复和保护臭氧层的全球条约《蒙特利尔议定书》，这种化学品的生产和使用都已经在全球范围内被逐步禁止。

自淘汰以来，大气中的氟利昂含量一直在稳步下降，科学家估计，海洋吸收了所有人造氟利昂排放的5%至10%。然而随着大气中氯氟烃的浓度持续下降，预计海洋中的氯氟烃将会过度饱和从而使其成为污染源。

这项研究的研究人员之一Susan Solomon表示：“有一段时间，人类排放的气体如此之大以至于进入海洋的气体被认为可以忽略不计。现在，当我们试图消除人类排放时，我们发现我们不能再完全忽视海洋正在做的事情。”

MIT研究小组在他们的研究中试图确定海洋何时会成为这种化学物质的来源以及海洋对大气中氟利昂浓度的影响程度。他们还试图了解未来气候变化将如何影响海洋吸收化学物质的能力。

研究人员使用分层模型来模拟海洋和大气之间的混合。他们首先建立了一个简单的大气模型及南北半球海洋的上层和下层。他们在这个模型中加入了之前报道过的人为排放的氟利昂，然后按时间顺序运行这个模型--从1930年到2300年--以观察海洋和大气之间的化学物质流动的变化。

之后，他们使用更复杂的海洋动力学模型--MIT全球气候模式(MITgcm)替换了这个简单模型的海洋层并对同一时期的氟利昂进行了类似的模拟。

这两个模型得出的大气中氟利昂的含量直到今天都跟记录的测量值相符，这让研究小组对他们的方法有了信心。当他们研究模型对未来的预测时，他们观察到，从2075年左右开始，海洋排放的化学物质开始多于吸收的。等到2145年，海洋排放的CFC-11的数量则将可以被当前的监测标准检测到。

海洋在20世纪的吸收和未来的排放也会影响化学物质在大气中的有效停留时间，其中，在吸收期间会减少数年，然等到2200年年底则会增加5年。

此外，气候变化将加速这一进程。研究小组使用这些模型来模拟到2100年全球变暖约5摄氏度的未来，另外还发现气候变化将使海洋向一个源头转移10年并在2140年产生可检测到的氟利昂。

“一般来说，寒冷的海洋会吸收更多的氯氟烃，”研究人员Peidong Wang指出，“当气候变化使海洋变暖时，它的储气层就会变弱，同时也会更快地排出气体。”

“即使没有气候变化，由于CFC在大气中衰变，最终海洋相对于大气的含量过多，它也会回来。（所以）我们认为，气候变化会让这种情况更早发生。但这种转变并不依赖于气候变化，”Solomon补充道。

研究模拟显示，海洋的转移在北半球会稍微快一些，在那里大规模的海洋环流模式预计会减慢，从而使得更多的气体在浅海中逃逸回大气。然而要了解海洋逆转的确切原因还需要更为详细的模型，对此，研究人员打算展开探索。

“接下来的一些工作将是使用更高分辨率的模型来做这些并关注变化的模式。目前，我们已经提出了一些重大的新问题并给出了一个人们可能看到的想法，”研究人员Jeffery R. Scott说道。