南极大气科学

南极洲是世界上受气候变化影响最严重的地区。那里的大气研究可以帮助我们了解全球系统，我们采访了来自英国南极调查局的塔姆辛·格雷和乔纳森·尚克林，他们的工作是……

本-塔姆辛，你如何调整研究来应对这些情况?

Tamsin -有时只是一些非常简单的挑战，比如在户外工作，用手做一些繁琐的工作。我要做的一项任务是出去测量雪中的10根金属杆，看看每年的积雪量是如何变化的，有时，我必须在冬天的中间回去温暖我的手，因为我只能测量5根金属杆，否则它们就会冻僵。我不会告诉你有一次我用嘴把金属卷尺放在杆子上一秒钟，同时用手做了一些事情。

克里斯-哎哟!让我们看看你的舌头?哦，它还在那儿。

塔姆辛——差不多好了。那是大约5年前的事了，我想我已经吸取了教训。

本:那么，你的研究到底是什么?你到底想知道什么?

塔姆辛:我们正在研究气候变化的许多不同方面。约翰和我研究大气科学。所以，从雪的种类和在雪的空气界面上发生的事情，到我们经历天气的层，然后是臭氧层，我相信约翰会在我们上面讨论，然后是在太空边界的上层大气，我们研究的空间南极实际上是一个研究极光的好地方。所以，形成气候的大气的各个方面以及正在发生的变化都是我们目前正在努力了解的。

本-我们之前听说剑桥的大气研究人员可以将传感器网络绑在灯柱上，这对你来说也不是一个选择。现在，他们正在为这些无人驾驶飞行器开发新技术，使它们能够在空中飞行并测量一切。对你来说不可能这么简单。如何测量整个空气柱呢?

Tamsin -我们有很多不同的乐器。我们用大型雷达来测量高层大气，所以我们经常在南极洲建造桅杆和塔，它们可以将强烈的无线电信号传输到大气中，并将它们反射到各种各样的带电粒子上，这些东西可以给我们提供大气中发生的事情的信息。

听他们说的很有趣因为有一次我在南极洲的时候我们做的一件事是驾驶无人驾驶飞机因为我们想知道冬天在冰冻的海冰上发生了什么当时人们在那里不安全，天很黑，很冷。尽管我们在遥控飞行时遇到了一些问题因为我们受到拇指冻结时间的限制这取决于温度，我们画了一张图。

克里斯-那很痛苦。哎哟!

Ben:那么，这些限制是否也意味着你很难收集全年的完整数据集，或者你可以把传感器留在那里，全年收集数据，而不需要实际进入危险的环境?

塔姆辛:我们确实有关于大气中许多不同地方的全年数据，我的意思是，我们收集其中一些数据，我们参与收集。很多，我们现在有自动化的仪器来收集它们，它们只需要科学家和工程师来修复它们，因为在南极洲没有什么是顺利的。无论你做什么，总会遇到问题和挑战。

本-乔纳森，如果我们能把你们叫过来，你们到底发现了什么?

乔纳森:我认为英国和南极洲的区别之一是网络的密度。所以一般来说，这个国家的气象站可能相距50公里，可能会多一点，通常不会超过10公里。在南极，如果它们相隔几百公里，我们就很幸运了。

所以，这意味着每个站点本身在识别正在发生的事情方面更有价值。我们从不同的时间尺度来看问题。所以，我们通过观察冰本身，在很长的时间尺度上，观察冰河时代的气候变化。在更具有历史意义的时间尺度上，我们正在观察在测量期间气候的缓慢变化。我们的哈雷站在1956年首次被占用。我们从那里得到了60多年的数据。

有趣的是，在这段时间里，哈雷的平均温度并没有明显的变化。这与南极半岛的情况形成了对比，南极半岛向上的部分与南美洲同时变暖了3度。现在我们说，“为什么?发生了什么事?”

答案是，臭氧层空洞是正在发生的事情，我们发现气候和臭氧层空洞之间有很多间接的联系，臭氧层空洞和气候之间也有很多间接的联系，这很有趣。其中一个担忧是，臭氧层空洞确实告诉我们，我们的大气层是多么脆弱。它几乎是从无到有，在十多年的时间里，当我们发现它正在影响南极洲周围的海洋时，它完全爆发了。

现在的情况是，每年春天臭氧空洞的形成改变了大气中低层的风系统，而风的强度发生了变化，从而改变了洋流。我们知道，至少在南极洲的一两个地方，这将温暖的海水推向南极洲海岸，实际上开始从一些冰架下面融化。所以这是一条将两者联系在一起的奇妙链条。

当然，由于大气中二氧化碳和甲烷含量的增加，地表气候发生了变化，尽管这使地球表面变暖，但更高的地方却越来越冷。由于南极上空独特的环境，形成了臭氧空洞，在南极洲的冬天，我们有很长一段时间的非常寒冷的温度，这使得臭氧层内部形成了云，然后在春天太阳回来了，它照亮了这些云，在这些云的表面，发生了化学反应，将氯和其他物质从氟利昂和其他卤化碳的相互作用形式转化为氯和其他物质。光化学会破坏臭氧，造成臭氧洞。

本:这是一个自我延续的问题，一旦臭氧层出现空洞，化学反应就会使空洞继续存在。

乔纳森:会的。然而，我们在全球范围内所做的一件事是，联合国所有成员国都签署了所谓的《蒙特利尔议定书》，这是一项非常成功的条约。这是工作。大气中破坏臭氧物质的数量正在减少很明显，它们正在减少，但它们会和我们在一起或者臭氧层空洞可能还会和我们在一起50到60年，因为这些化学物质非常稳定。

克里斯:洞在缩小吗?

乔纳森:是的，我想是的。现在还为时尚早，但从哈雷的平均数据来看，很明显我们看到了复苏。当你看到每年最低水平的臭氧时，它就不那么清晰了。确实有迹象表明情况正在改善，但我们仍然处于噪音水平之内。而且，这也依赖于没有其他的外部力量你仍然可以得到完美的风暴，就像大气以正确的方式密谋给你异常寒冷的环境，异常稳定的大气，结合一个非常大的南半球火山爆发把额外的颗粒进入臭氧层我们可能会得到有史以来最严重的臭氧空洞。但在5到10年内，我认为这将成为过去，我们将经历有史以来最严重的臭氧空洞，我们可以清楚地说，通过共同行动，我们至少已经解决了我们面临的一个环境问题。

本:这当然是非常积极的消息。我们在整个节目中一直在谈论南极洲的不同和特殊之处。我们能从我们所做的关于世界其他地区气候系统的研究中吸取教训吗?

乔纳森:是的，因为两极上发生的事情很明显会影响到更广泛的地区。所以，有很好的证据表明，由于臭氧空洞正在改变风系统，从而改变了降雨模式，并可能影响澳大利亚。所以，这是向北走了很长一段路，所以，另一方面，如果我们改变海洋加热的方式，那么海洋运输系统从赤道向北和向南输送温暖的水，如果我们开始修补这个泵，那么我们就可以对全球气候产生影响。

Ben:太棒了，当你描述澳大利亚的时候，你知道你在谈论一个特别的地方。往北走得很远。非常感谢Tamsin Gray和Jonathan Shanklin，他们都来自英国南极调查局。