平流層臭氧是大氣層的重要組成部分，能有效吸收紫外線輻射，保護地球上的生命免受有害輻射的影響。
1985年，英國科學家Joe Farman首次發現南極臭氧層“空洞”。次年，美國科學家Susan Solomon揭示了其主要成因是人類活動排放的氯氟烴（CFCs）。這一發現為《蒙特利爾議定書》的制定奠定了科學基礎。自1989年該議定書簽署并實施以來，全球逐步減少了包括氯氟烴在內的臭氧消耗物質（ODS）排放。近年來，越來越多的研究表明，南極臭氧層正在逐步恢復。然而，由于臭氧與氣候自然變率的相互作用，以及溫室氣體（如二氧化碳）增加也同樣會導致平流層臭氧上升，準確歸因觀測到的南極臭氧變化仍然面臨挑戰。
近日，美國麻省理工學院（MIT）教授Susan Solomon團隊利用“最優指紋法”，對過去20年衛星觀測到的南極臭氧變化進行了歸因分析，相關研究成果已發表于《自然》雜志。
最優指紋法是一種廣泛應用于氣候變化歸因分析的方法，其提出者德國科學家Klaus Hasselman于2021年獲得諾貝爾物理學獎。然而，該方法在大氣化學成分的歸因分析中應用較少。正如每個人的指紋獨一無二，不同的外部強迫在氣候系統中留下的痕跡也各不相同。MIT研究人員利用氣候-化學耦合模式集合，對南極臭氧變化的時間和空間結構進行了統計分析，揭示了ODS減排在南極臭氧不同季節和不同高度留下的“指紋”，同時排除了自然變率帶來的“噪聲”。
通過分析季節與高度的特定模式的信噪比，研究結果表明，過去二十年間，衛星觀測到的南極臭氧變化與ODS的指紋高度一致，且無法用自然變率解釋。這一發現證明，南極臭氧層正在因ODS減排而顯著恢復。
Susan Solomon（左）與王沛東（右）。背景中可見以Solomon教授命名的兩座南極冰川，以表彰她在南極臭氧層空洞研究方面的杰出貢獻。 王沛東供圖
該文章的第一作者為MIT博士生王沛東，王沛東與其導師Susan Solomon為該文章的共同通訊作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08640-9
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