1982年10月，英国南极科考队员约瑟夫·法曼有些烦恼，因为臭氧观测数据似乎出了点问题，其观测到的臭氧数值大幅低于之前的正常值。一般而言，南极这个季节正常的臭氧读数约在300DU左右，而其观测到的数值只有200DU左右，降幅达到1/3。

约瑟夫的第一判断是仪器出了故障，毕竟在南极的冰天雪地里，这实在太正常了，尤其是测量臭氧的多普生光谱仪。它经常在室内室外被拉进拉出，这种折腾之下，仪器故障难以避免，何况它已经老了，哪怕天天“罢工”也不奇怪。

▲1985年，英国南极科考队约瑟夫·法曼和同事布莱恩·加德纳、乔恩·尚克林（从左到右）发现了南极臭氧洞。

【资料图】

而且，美国自1978年就发射了Nimbus-7卫星，这颗卫星上搭载有测量大气臭氧总量的光谱仪TOMS，可以对全球臭氧进行实时监测。而美国航空航天局（NASA）的科研人员并没有报告任何异常，这也让约瑟夫觉得确实是仪器出了问题。

第二年，再次来哈雷湾观测站时，约瑟夫带来了新的臭氧观测仪器。可是，观测结果依然比正常值出现了大幅降低，且降低程度比去年还要严重。到底出了什么问题？难道仪器经不起长途颠簸，又出故障了？

于是，约瑟夫把自1956年建站以来的臭氧数据都拿来进行分析。他发现，从1977年开始，观测站上空10月份的臭氧总量总是比一年中的其他时间低，而且与前些年同期相比更是低很多。到底发生了什么？他想要向国际社会报告这个异常情况。可如果仅这一个观测站出现臭氧观测值降低的问题，并不能证明整个南极洲都出现了这样的情况——而且还不能排除仪器故障的因素。

为了获得更多数据，在1984年观测时，约瑟夫团队专门到南极哈雷湾西北1000多英里的地方去做观测。结果，他们发现这里也存在南极春季臭氧大幅降低的情况。至此，现有的观测证据似乎足够说明问题。

尽管约瑟夫团队对这项研究很有信心，但这一现在被认为是环境领域最重要的发现，在当时却并不被看好。约瑟夫的上级领导一直试图压制或推迟文章发表，他们一致认为文章不够成熟，无论是数据还是对于归因的讨论都有瑕疵，“如果他们的结论最终被证实是错误的，那实在太尴尬了”。

1985年5月16日，《自然》杂志发表了由约瑟夫和同事布莱恩·加德纳、乔恩·尚克林的文章。文章指出，从20世纪70年代中期起，南极哈雷湾观测站每年的臭氧总量都出现了严重损耗，到80年代初，10月份平均的臭氧损耗超过40%。至此，臭氧洞问题走入全球视野。

论文一经发表，立即引起全球关注。NASA开始重新检查自己的卫星观测数据，进而吃惊地发现南极上空已经形成了一个巨大的臭氧洞——有一块区域的臭氧浓度大幅低于周围，就像形成了一个“洞”。他们还发现，这个“洞”的面积已经超过美国国土面积。

为什么NASA的卫星资料一直没有发现南极上空这一重大变化？实际情况让他们有点哭笑不得。因为Nimbus-7卫星24小时不停地观测全球大气状况，科学家来不及对卫星产生的海量数据进行仔细分析，而且数据里还存在大量误差和错误。为解决这一问题，NASA的科研团队专门为此建立了数据处理的程序模块，对异常高和异常低的数值进行自动识别。因此，当臭氧洞区域异常低的数值出现时，程序将其识别为“不可能”的数据——这种“不可能”被归因于仪器故障和误差。因此，即使NASA的科学家拥有南极广大地区的卫星资料，他们依然错失了这一重大发现。

作者：魏科（中国科学院大气物理研究所副研究员）

图片：英国南极调查局网站

编辑：许琦敏

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