平流层臭氧是大气层的重要组成部分，能有效吸收紫外线辐射，保护地球上的生命免受有害辐射的影响。

1985年，英国科学家Joe Farman首次发现南极臭氧层“空洞”。次年，美国科学家Susan Solomon揭示了其主要成因是人类活动排放的氯氟烃（CFCs）。这一发现为《蒙特利尔议定书》的制定奠定了科学基础。自1989年该议定书签署并实施以来，全球逐步减少了包括氯氟烃在内的臭氧消耗物质（ODS）排放。近年来，越来越多的研究表明，南极臭氧层正在逐步恢复。然而，由于臭氧与气候自然变率的相互作用，以及温室气体（如二氧化碳）增加也同样会导致平流层臭氧上升，准确归因观测到的南极臭氧变化仍然面临挑战。

近日，美国麻省理工学院（MIT）教授Susan Solomon团队利用“最优指纹法”，对过去20年卫星观测到的南极臭氧变化进行了归因分析，相关研究成果已发表于《自然》杂志。

最优指纹法是一种广泛应用于气候变化归因分析的方法，其提出者德国科学家Klaus Hasselman于2021年获得诺贝尔物理学奖。然而，该方法在大气化学成分的归因分析中应用较少。正如每个人的指纹独一无二，不同的外部强迫在气候系统中留下的痕迹也各不相同。MIT研究人员利用气候-化学耦合模式集合，对南极臭氧变化的时间和空间结构进行了统计分析，揭示了ODS减排在南极臭氧不同季节和不同高度留下的“指纹”，同时排除了自然变率带来的“噪声”。

通过分析季节与高度的特定模式的信噪比，研究结果表明，过去二十年间，卫星观测到的南极臭氧变化与ODS的指纹高度一致，且无法用自然变率解释。这一发现证明，南极臭氧层正在因ODS减排而显著恢复。

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Susan Solomon（左）与王沛东（右）。背景中可见以Solomon教授命名的两座南极冰川，以表彰她在南极臭氧层空洞研究方面的杰出贡献。   王沛东供图

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该文章的第一作者为MIT博士生王沛东，王沛东与其导师Susan Solomon为该文章的共同通讯作者。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08640-9