麻省理工学院研究人员预测海洋将开始发出臭氧耗尽氟氯化碳

地球的臭氧孔2020。

由于大气浓度的CFC-11下降，全球海洋应在下个世纪中叶成为化学品的来源。

世界的海洋是一种巨大的气体存储库，包括臭氧氟氟烃或氟氯化碳。它们从大气中吸收了这些气体并将其吸入到深处，在那里它们可以保持沉浸在几个世纪以来。

海洋氟氯化碳长期以来一直被用作研究洋流的示踪剂，但假设它们对大气浓度的影响可忽略不计。现在，麻省理工学院研究人员已经发现至少一种类型的CFC的海洋助熔剂，其它是CFC-11，实际上影响大气浓度。在今天出现在国家科学院的诉讼程序中，该团队报告称全球海洋将扭转其长期角色作为有效的臭氧消耗化学品的水槽。

研究人员将在2075年，海洋将更多的CFC-11回到大气中，而不是吸收的，发出可检测量的化学物量2130。此外，随着气候变化的增加，这种转变将发生在10年代。来自海洋的CFC-11的排放将有效地延长化学水平的平均停留时间，导致其在大气中延长五年比否则会延长五年。这可能会影响CFC-11排放的未来估算。

新结果可以帮助科学家和政策制定者更好地确定化学品的未来来源，现在在蒙特利尔议定书下禁止全世界。

“当你到达22世纪上半世纪的上半年时，你将有足够的助焊剂出来的海洋，它可能看起来像有人在蒙特利尔议定书中欺骗，而是可以成为即将到来的东西走出海洋，“学习合着者所罗门，李和杰拉尔丁马丁的地球部，大气和行星科学系环境研究教授。“这是一个有趣的预测，希望有助于未来的研究人员避免对发生的事情感到困惑。”

所罗门的共同作者包括领导作者Peid​​ong Wang，Jeffery Scott，John Marshall，Andrew Babbin，Megan Lickley，以及来自麻省理工学院的罗纳德Prinn;科罗拉多州大学大卫汤普森;加州大学蒂莫西贬低圣塔巴巴拉;南航戈达德太空飞行中心的清亮。

海洋，过饱和

CFC-11是氯氟烃，通常用于制造制冷剂和绝缘泡沫。当发射到大气中时，化学品揭示了一种最终破坏臭氧的链式反应，该大气层保护地球免受有害的紫外线辐射。自2010年以来，在蒙特利尔议定书下，化学物质的生产和使用已在全球范围内逐步逐步逐步恢复和保护臭氧层的全局条约。

: 一个新的MIT研究发现，海洋是CFC-11的长期水库将成为臭氧耗尽化学品的来源。

自淘汰以来，大气中的CFC-11水平已经稳步下降，科学家估计海洋吸收了约5％至10％的所有制造的CFC-11排放。然而，由于化学品的浓度继续下降到大气中，因此预测CFC-11将在海洋中过度抵抗，将其推动成为源而不是水槽。

“有一段时间，人类排放如此之大，即进入海洋被认为是可以忽略不计的，”所罗门说。“现在，当我们试图摆脱人类排放时，我们发现我们无法完全忽略海洋的行为。”

弱化水库

在他们的新论文中，麻省理工学院队在海洋成为化学的源泉，并且在大海中将有贡献大气中的CFC-11浓度的程度。他们也试图了解气候变化如何影响海洋在未来吸收化学能力。

研究人员使用模型的层次结构来模拟海洋和大气之间的混合。他们始于北部和南半球的大气和海洋上层和下层的简单模型。他们加入了此模型的人类学排放，以前通过多年来报道的CFC-11，然后在1930年到2300年开始前进的模型，观察化学物流在海洋和大气之间的变化。

然后，它们用麻省理工学院通用循环模型或Mitgcm，海洋动力学的更复杂表示，并在同一时间段内运行类似的模拟。

这两种模型通过符合录制测量的当天产生了大气水平的CFC-11，使团队对他们的方法充满信心。当他们看着模特的未来预测时，他们观察到海洋开始从2075年开始比吸收更多的化学品。到2145年，海洋将以当前监测标准可检测的金额发出CFC-11。

此动画显示（在右侧）随着时间的推移存储在海洋中的CFC-11，（左侧）化学物质总终身的相应变化。

20世纪20世纪的海洋的吸收也会影响化学物质在大气中的有效停留时间，在吸收期间几年减少，并将其增加到2200年底长达5年。

气候变化将加快此过程。该团队使用该模型在2100年度模拟了全球变暖的未来，并发现了2100年大约5摄氏度，并发现气候变化将在10年内将海洋转移到源头，并产生2140分的可检测水平的CFC-11。

“一般来说，较冷的海洋将吸收更多的氟氯化碳，”王解释道。“当气候变化温暖海洋时，它变成了较弱的水库，也将稍微更快地渗出。”

“即使没有气候变化，随着氟氯化碳在大气中的腐烂，最终，海洋的相对于气氛太多，而且它将退出，”所罗门补充道。“我们认为，气候变化将会发生这种情况。但交换机不依赖于气候变化。“

他们的模拟表明，北半球的海洋转变将略微发生，大规模的海洋循环模式预计会放缓，留下更多的气体浅滩返回大气。然而，了解海洋逆转的确切司机需要更详细的模型，研究人员打算探索。

“一些下一步是用更高分辨率的模型来做这一点，专注于改变模式，”斯科特说。“现在，我们开辟了一些伟大的新问题，并了解一个人可能会看到什么。”

参考：“关于海洋对大气CFC-11寿命和排放的影响”，王东王，杰弗瑞·斯科特，苏珊所罗门，约翰马什尔，安德鲁·罗布林，梅根·莱克利，大卫WJ汤普森，蒂莫西贬义，清凉，和2021年3月15日罗纳德G.Prinn，国家科学院的诉讼程序.DOI：
10.1073 / pnas.2021528118

这项研究部分由Volo基金会，西蒙斯基金会和国家科学基金会得到支持。