地球气候的演变包含许多组成部分。新的研究表明臭氧层对地球表面温度的重要性。如果没有臭氧层,我们的星球温度将降低3.5开尔文。

没有臭氧地球可能会变得更冷

许多反馈和强迫机制在稳定和设定地球的整体平均温度方面发挥着作用。在最简单的图片中,我们接收到来自太阳的辐射。一些辐射从我们的高层大气中反弹,而其余的则向下传播。一些辐射被空气和地面吸收。其余的辐射从地球表面反射。其中大部分逃逸回太空,但其中一些被大气重新吸收,产生温室效应,使我们的表面温度升高到比没有它时所能达到的温度更高的温度。

但这是一个非常简单的画面。实际上,我们的温度和气候取决于一切,从大气中各种分子的丰度到海洋和大气环流系统。

虽然地球超级大气层的臭氧层对于阻挡来自太阳的紫外线辐射至关重要,但大多数气候模型都忽略了臭氧在研究地球气候中的作用。然而,研究人员在预印本服务器arXiv上发表的一篇新论文中研究了臭氧层的影响。

我们并不总是有臭氧层。在生命出现之前,我们的大气层中基本上不存在臭氧。地球度过了数十亿年,只有极少的臭氧层。直到最近,它才稳定到我们今天看到的厚水平。虽然占地球大气很大一部分的分子氧对气候影响不大,但臭氧层却有影响。

为了研究臭氧层的影响,研究人员采用了一套地球气候模拟。他们改变了高层大气中臭氧的含量,使地球温度达到平衡。他们发现臭氧的存在对我们的地表温度有升温作用,平均使地球表面温度升高约3.5开尔文。如果臭氧层消失,无论是通过人类还是其他方式,这将对我们的气候产生灾难性影响。

缺乏臭氧的主要影响是上层平流层变冷。较冷的空气不能保持那么多的水分,因此平流层会变得更干燥。水蒸气是一种重要的温室气体,因此如果没有它,地球的整体温室效应就会减弱。

除了地球温度的变化之外,臭氧的缺乏也会对我们的整体气候产生重大影响。臭氧的缺乏和由此导致的平流层冷却也会破坏大气层的稳定,从而阻止云的形成。这将迫使云只出现在较低和较高的高度

此外,赤道附近的一些急流会加强,而两极附近的其他急流会减弱。这将对所有纬度的季节性天气模式产生严重影响。

地球大气层是一个丰富、复杂的系统,这一结果表明,每一个组成部分都发挥着重要作用。