平流层臭氧光化学

在平流层中形成和破坏臭氧并维持臭氧层的光化学反应。

Definition

平流层臭氧光化学是指在平流层中，由阳光驱动产生和破坏臭氧的一系列反应，其起始是仅涉及氧的查普曼机制。

Scope

涵盖了分子氧和原子氧形成与破坏臭氧的查普曼机制、奇氧的概念、臭氧的垂直分布、查普曼预测与观测之间的差异，以及吸收紫外线辐射导致平流层升温的现象。

Core questions

• 查普曼机制如何产生臭氧层？
• 为什么仅查普曼循环会过高预测平流层臭氧？
• 臭氧吸收如何影响平流层的温度结构？

Key theories

查普曼机制

分子氧的光解产生原子，这些原子形成臭氧，而臭氧的光解和复合则破坏臭氧，从而确定了奇氧的稳态丰度。

Mechanisms

短波紫外线阳光将分子氧分解成原子，这些原子与氧分子结合形成臭氧。臭氧本身会光解回分子氧和原子氧，原子氧和臭氧的家族（统称为奇氧）达到光化学稳态，其峰值出现在约25公里处。由于仅涉及氧的查普曼循环会过高预测臭氧含量，因此需要额外的催化损耗循环才能与观测结果相符；臭氧对紫外线辐射的吸收使平流层变暖并形成其温度反演层。

Clinical relevance

臭氧层吸收对生物有害的紫外线辐射，量化其光化学是理解其自然状态及其易受损耗的基础。

History

西德尼·查普曼（Sydney Chapman）于1930年提出了平流层臭氧的光化学理论，首次对臭氧层提供了定量解释，至今仍是平流层化学的起点。

Key figures

• Sydney Chapman
• Guy Brasseur

Seminal works

• chapman1930
• brasseur2005

Frequently asked questions

什么是奇氧？

奇氧是包含原子氧和臭氧的化学家族，它们被视为一个整体，因为它们之间快速相互转化；其总丰度仅通过较慢的生成和损耗反应而改变。