يتطلع العلماء إلى “الكناري في منجم الفحم” لاستعادة طبقة الأوزون

تقلصت الثقب في طبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي إلى أصغر ما كانت عليه منذ 30 عامًا في عام 2019 ، وفي هذا العام ، يراقب العلماء بفارغ الصبر وينتظرون رؤية ما يعنيه عام 2020 للتعافي المستمر لطبقة الأوزون فوق ذلك الجزء من العالم.

بعد أن تشرق الشمس فوق القطب الجنوبي في منتصف سبتمبر ، حيث كان ضوء الشمس غائبًا منذ شهور ودرجات حرارة منخفضة للغاية ، تكون الظروف أساسية لتفاعلات استنفاد الأوزون التي أدت إلى ثقب القطب الجنوبي في طبقة الأوزون. في الغيوم الستراتوسفيرية ، يتم تحفيز الانهيار بسبب كمية مرتفعة من الغازات المستنفدة للأوزون المنبعثة من النشاط البشري والمواد الكيميائية التي تصل مدتها إلى 100 عام.

وقال بريان جونسون ، كيميائي الغلاف الجوي الذي يعمل في الإدارة الوطنية للمحيطات في المحيط الهادئ ، في مقابلة على سكايب ، إن الغازات التي تساعد في الاستنفاد هي غازات الكلور التفاعلية التي تسمى مركبات الكلوروفلوروكربون ، أو غازات الكلوروفلوروكربون.

وقد استخدمت مركبات الكربون الكلورية فلورية منذ الثلاثينيات كمبردات وفي بخاخات الهباء الجوي. على المستوى الأرضي ، كانت غير تفاعلية وغير سامة وغير قابلة للاشتعال حتى عندما هربت خلال أجزاء من عملية الإنتاج. ومع ذلك ، فإن مركبات الكربون الكلورية فلورية صلبة ويمكن أن تستمر حتى قرن قبل أن تنهار في النهاية في الستراتوسفير حيث تطلق الكلور و تحفيز تدمير الأوزون.

قال جونسون: “فقط عندما يتسكعون طوال هذه الحياة الطويلة في 50 إلى 100 سنة عندما يصعدون في نهاية المطاف إلى الستراتوسفير حيث سيكسرهم ضوء الشمس”. هناك حيث تسبب هذه المواد أكبر قدر من الضرر لطبقة الأوزون.

في مختبر الرصد العالمي في القطب الجنوبي ، تراقب NOAA ثقب الأوزون عن طريق بالونات الطقس التي تم إرفاق أدوات الأوزون بها. تستغرق رحلتهم الأدوات بارتفاع 22 ميلًا في حوالي ساعتين ، حيث يمكنهم تسجيل قياسات تفصيلية على ملف تعريف للأوزون. وقال جونسون إن حوالي 60 إلى 70 بالونًا يتم إطلاقها كل عام ، ويتم إطلاق الجزء الأكبر منها خلال شهري سبتمبر وأكتوبر عندما يكون هناك استنفاد أسرع للأوزون.

تستمر القصة

تظهر هذه الصورة التي قدمتها NOAA ثقب الأوزون. قال علماء من الأمم المتحدة والولايات المتحدة إن ثقب الأوزون في أنتاركتيكا تضخم هذا الشهر إلى واحد من أكبر أحجامه المسجلة ، مصرين على أن طبقة الأوزون الواقية من الأرض لا تزال على المسار الصحيح للتعافي على المدى الطويل ، لكن سكان النصف الجنوبي من الكرة الأرضية يجب أن يكونوا على حذر ارتفاع مستويات الأشعة فوق البنفسجية في الأسابيع المقبلة. (NOAA عبر AP)

“أعتقد لي أن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام أو الشيء المدهش الذي يمكن رؤيته بهذه القياسات هو في نهاية سبتمبر ، أو نهاية أكتوبر عندما يكون للأوزون ذروته ، تذهب من خلال طبقة 4 أو 5 أميال من قال جونسون: “ليس هناك أوزون هناك”. “تم استنفاد إجمالي كمية الأوزون بنسبة 60 ، 65٪.”

وفقا لاتجاهات طويلة الأجل من البيانات التي تم جمعهانمت الحفرة فوق القارة القطبية الجنوبية من عام 1980 حتى أوائل التسعينات قبل أن تستقر في أوائل القرن الحادي والعشرين.

وطبقاً لما قاله جونسون ، فإن الشكوك الأولى في احتمال حدوث استنفاد في طبقة الأوزون ظهرت في السبعينيات. ووفقًا لجونسون ، تم النظر في تقديرات 3 أو 4 ٪ حتى أبلغت طواقم بريدج أنتاركتيكا في عام 1985 عن فقدان 30 إلى 40 ٪ من الأوزون.

قال جونسون “الشيء هو ، كما تعلمون ، ثقب الأوزون ، كانت مفاجأة”. “لقد ألقت القبض على الجميع على أهبة الاستعداد [we] أدركت أنه ، في الظروف المناسبة فوق القارة القطبية الجنوبية ، الكلور أكثر تدميرا للأوزون. هذه هي المفاجأة التي لا نريدها. لا نريد أن نتفاجأ مرة أخرى بهذه الطريقة ، لذا فإن المراقبة تساعد كثيرًا “.

بالنسبة الى مرصد الأرض التابع لناسايقدر العلماء أن حوالي 80 في المائة من الكلور والبروم في طبقة الستراتوسفير فوق القارة القطبية الجنوبية تأتي اليوم من مصادر بشرية.

ال بروتوكول مونتريال، وهو اتفاق بيئي صدقت عليه الأمم المتحدة في عام 1987 ينظم إنتاج واستهلاك ما يقرب من 100 مادة كيميائية من صنع الإنسان يمكن وصفها كمواد مستنفدة للأوزون ، ويحد من إنتاج مركبات الكربون الكلورية فلورية ويبدأ التخلص منها تدريجيًا. ومع ذلك ، فإن العمر الطويل للمواد الكيميائية المدمرة جعلها مشكلة دائمة لأنها تنجرف في الغلاف الجوي.

وقال جونسون “لهذا السبب نتوقع استمرار رؤية ثقوب الأوزون تتطور خلال الأربعين أو الخمسين أو الستين سنة القادمة ، ويستغرق الأمر بعض الوقت حتى يأخذ الغلاف الجوي كل تلك الغازات طويلة العمر”.

قال الكيميائي البحثي في ​​NOAA ، ستيف مونتزكا ، لموقع AccuWeather في مقابلة عبر سكايب ، إن هذه المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون طويلة العمر تتحرك في التيارات الهوائية أو تحملها الرياح وينتهي بها المطاف في الغلاف الجوي العلوي بطبقة الأوزون. في النهاية ، يمكنهم الوصول إلى القارة القطبية الجنوبية.

تظهر هذه الصورة غير المؤرخة التي قدمتها NOAA في مايو 2018 الشفق القطبي بالقرب من مرصد أبحاث القطب الجنوبي للقطب الجوي في القارة القطبية الجنوبية. عندما تشكلت حفرة في الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية ، اتفقت البلدان حول العالم في عام 1987 على التخلص التدريجي من عدة أنواع من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون تسمى مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs). تم حظر الإنتاج ، وانخفضت الانبعاثات وفتحت الحفرة. ولكن وفقًا لدراسة نشرت يوم الأربعاء 16 مايو 2018 ، يقول العلماء منذ عام 2013 ، هناك المزيد من مركبات الكربون الكلورية فلورية المحظورة التي تدخل في الغلاف الجوي. (باتريك كوليس / NOAA عبر AP)

وقال مونتزكا “يحدث ذلك فقط أن الخصائص الفيزيائية والكيميائية للغلاف الجوي في الغلاف الجوي العلوي فوق القارة القطبية الجنوبية تسمح بشكل فريد إلى حد ما أو إلى حد أكبر من الأماكن الأخرى في الغلاف الجوي باستنفاد الأوزون الحاد”. “إنه مزيج من درجات الحرارة الباردة الشديدة التي حدثت فوق القارة القطبية الجنوبية ووجود هذه المواد الكيميائية التي تسبب استنفاد الأوزون الذي يعيث فسادًا في طبقة الأوزون.”

يكسر جونسون عملية استنفاد الأوزون في القطبين إلى ثلاثة أجزاء ، بدءًا من غروب الشمس فوق القطبين. مع غياب الشمس ، ينمو الجو البارد بمرارة ، وتبدأ أنماط الرياح في التنظيم.

تبدأ السحب القطبية الستراتوسفيرية في التكوين من جزيئات دقيقة في الظروف الباردة والمظلمة في الغلاف الجوي العلوي ، بمعالجة الكلور من المواد الكيميائية. تم ضبط المسرح بمجرد شروق الشمس في الربيع.

وقال جونسون “عندما تشرق الشمس ويبقى كل شيء مستقرا ، فإن الظروف المناسبة للكلور لتدمير الأوزون”. “النصف الجنوبي من الكرة الأرضية أفضل قليلاً في القيام بذلك ، في البقاء مستقرًا جدًا في وعاء الاحتواء هذا الذي نسميه الدوامة القطبية. إنه يحمل الهواء ويسمح بكل الكيمياء.”

انقر هنا للحصول على تطبيق ACCUWEHERHER المجاني

يمكن أن يكون الأوزون ملوثًا مميتًا بالقرب من الأرض ، ولكن في خطوط العرض المتوسطة ، تحمي طبقة الأوزون الأشخاص من الأشعة فوق البنفسجية ذات الطاقة العالية إلى جانب الأضرار المحتملة الأخرى التي تسببها الشمس. في حين أن فتحات الأوزون بعيدًا عن القطبين ليست شائعة ، فإن الثقب فوق القارة القطبية الجنوبية بمثابة تحذير للعلماء.

وقال مونتزكا “إن طبقة الأوزون في كل مكان حول العالم هي التي تتأثر وتتدهور إلى حد ما بسبب المواد المستنفدة للأوزون. والمكان الذي يكون فيه هذا الاستنفاد هو الأكبر على القارة القطبية الجنوبية”. “لذا فإن أنتاركتيكا هي مجرد كناري في منجم فحم حيث تظهر أكبر التغييرات في الأوزون ، وتعطينا نوعًا من الإشارة لما يحدث عندما تختفي طبقة الأوزون بسبب المواد الكيميائية المنبعثة من الإنسان.”

خلال عام 2019 ، كان ثقب الأوزون في القطب الجنوبي هو الأصغر الذي كان عليه منذ أكثر من 30 عامًا ، والذي يعزوه جونسون إلى عاملين: الأول هو الانخفاض البطيء في مركبات الكربون الكلورية فلورية والثاني هو ظروف الأرصاد الجوية.

تُظهر هذه الصورة التي قدمتها وكالة ناسا خريطة لثقب في طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية يوم الأحد ، 20 أكتوبر 2019. تشير الألوان الأرجواني والأزرق إلى أقل كمية من الأوزون ، ويظهر اللون الأصفر والأحمر أكثر. في أكتوبر 2019 ، قالت وكالة ناسا إن ثقب الأوزون بالقرب من القطب الجنوبي هذا العام هو الأصغر منذ اكتشافه ، ولكن يرجع ذلك إلى طقس أنتاركتيكا الغريب أكثر من الجهود المبذولة لخفض التلوث. (مركز جودارد لرحلات الفضاء / وكالة ناسا عبر AP)

وقال مونتزكا “لا يزال هناك الكثير من استنفاد الأوزون الذي نلاحظه في الغلاف الجوي ، ومؤخراً مع انخفاض التركيزات الكيميائية المستنفدة للأوزون ، هناك تلميحات إلى أن طبقة الأوزون بدأت في التعافي”. مع قيام بروتوكول مونتريال بإجراء “تغييرات جذرية” على كمية المواد المستنفدة المنبعثة في الغلاف الجوي ، انخفضت أيضًا تركيزات “العناصر السيئة” التي تسبب استنفاد الأوزون.

وقال مونتزكا “كان لهذا علاقة كبيرة بالعلامات الأولية لاستعادة الأوزون التي شهدناها”.

لاحظ العلماء أيضًا انخفاضًا بنسبة 20٪ في استنفاد الأوزون خلال أشهر الشتاء من 2005 إلى 2016 ، وفقًا لمرصد الأرض.

وقال جونسون: “العامل الآخر الذي يلعب دورًا كبيرًا هو ظروف الأرصاد الجوية وديناميكيات الغلاف الجوي والموجات واضطرابات الأرصاد الجوية التي تكسر نمط الرياح الكبير المتداول حول القطب الجنوبي ، ونطلق عليه الدوامة القطبية”. “تدور هذه الدوامة القطبية كل شتاء عندما تغرب الشمس ، وتحدث الكيمياء عندما تعود الشمس. تظل هذه الدوامة القطبية مستقرة ، وتسمح لكيمياء الكلور بإكمال دورته وتدمير 50 ​​إلى 60٪ من طبقة الأوزون الأوزون في الغلاف الجوي. “

خلال عام 2019 ، ظلت الدوامة القطبية مستقرة حتى سبتمبر ، عندما يبدأ النضوب عادة.

قال جونسون: “نوع كيمياء التدمير الذي تم إيقافه مبكرًا” ، موضحا أن حدثًا مثل هذا مع انهيار الدوامة القطبية يُرى كل عقد أو نحو ذلك.

المدير المساعد لأبحاث قسم علوم الأرض (ESD) في مديرية مهمة العلوم في وكالة ناسا (SMD) جاك كاي يلقي مؤتمرا حول تطور ثقب الأوزون في القطب الجنوبي في بافيلون الأمريكي خلال COP21 ، مؤتمر الأمم المتحدة لتغير المناخ ، في لو بورجيه ، خارج باريس ، الثلاثاء 1 ديسمبر 2015. (AP Photo / Francois Mori)

في حين كانت عملية الاستعادة طويلة ، شدد جونسون على أنه من الطبيعي أن تمر طبقة الأوزون بدورة تجديد الأوزون ومحاولة الإغلاق. ومع ذلك ، فإن الهدف كل عام هو رؤية انتعاش ، وبمجرد أن لم تعد مركبات الكربون الكلورية فلورية في الغلاف الجوي ، لرؤية طبقة أوزون صحية.

وقال جونسون “بمجرد اختفاء جميع مركبات الكربون الكلورية فلورية والغازات التفاعلية التي هي مصادر تدمير المواد الكيميائية للأوزون ، فأنت تعلم أنه لن يهم ما هي ظروف الأرصاد الجوية”. “ليس هناك أي كلور من شأنه أن يمنحك ثقبًا في الأوزون ، لذا بعد 50 عامًا من الآن لن ترى ذلك بعد الآن.”