كيف انغلق ثقب الاوزون
غمر الهواء الغني بغاز الأوزون (باللون الأحمر) الغلاف الجوي فوق القطب الشمالي في يوم 23 نيسان/أبريل، ليغلق أكبر ثقب للأوزون تم اكتشافه
تعريف ثقب الأوزون
يُعتبر الأوزون (بالإنجليزيّة: Ozone) من العناصر الضّروريّة للحياة على سطح الأرض، فهو لا يقل أهميّة عن الأكسجين والماء؛ وذلك لأنّه يمتص معظم الأشعة فوق البنفسجيّة الضّارة التي تصلنا من الشّمس، ويحمى بذلك أشكال الحياة المعروفة على سطح الأرض، وبالرّغم من أهميّة طبقة الأوزون للبشر إلا أنّ أنشطة البشر أنفسهم ألحقت الضّرر بطبقة الأوزون حيث أدى إطلاق المواد الكيميائيّة التي صنعها الإنسان مثل مركبات الكلوروفلوروكربون، والهالونات، ورابع كلوريد الكربون، و1،1،1-ثلاثي كلور الإيثان، وبروميد الميثيل إلى نضوب طبقة الأوزون في طبقة السّتراتوسفير فوق القارة القطبيّة الجنوبيّة، علماً أنّ ثقب الأوزون يعني ترقّق طبقة الأوزون في الستراتوسفير، ولا يعني وجود ثقب فعلياً، والذي يتغير موسمياً، ففي بعض الأوقات من السنة يكون الثقب أكبر بينما في أوقات أخر عكس ذلك. اكتشاف ثقب الأوزون بدأ العلماء بقياس الأوزون في الغلاف الجوي للقارة القطبيّة الجنوبية منذ عام 1957، وفي عام 1976 لاحظوا انخفاضاً واضحاً في مستوى الأوزون، في البدايّة اعتقدّ العلماء أنّ الأمر طبيعي، حيث تختلف مستويات الأوزون من موسم أو فصل لآخر وتنخفض بشكلٍ خاص خلال فصل الرّبيع، وقد سجل العلماء بالفعل انخفاض سمك طبقة الأوزون خلال فصل الرّبيع بنسبة 10%، ثم لاحظوا أنّ الأمر يزداد سوءاً في كل ربيع عن سابقه، عندها بدأ العلماء بالقلق، فقد اكتشفوا للتو أكبر ثقب أوزون في العالم، وفي عام 1985 تيقّن العالَم أنّ ثقب الأوزون يمثّل مشكلة كبيرة، وأنّها ناتجة عن البشر أنفسهم، ومن الجدير بالذّكر أن العلماء اكتشفوا ثقب الأوزون بعد بضع سنوات من تشكلّه في أواخر سبعينيات القرن العشرين، وقد أكدّت وكالة ناسا وجوده عام 1985م.
أسباب ثقب الأوزون
ينتج ثقب الأوزون عن أسباب بشريّة وأسباب طبيعيّة. أسباب بشرية يستخدم البشر الكثير من المنتجات التي تؤدي إلى استنفاذ طبقة الأوزون ومن أهمها: مركبات كلوروفلوروكربون: تستخدم مركبات كلوروفلوروكربون (بالإنجليزيّة: Chlorofluorocarbons) في أجهزة التّبريد، وكمادة دافعة، ولإنتاج الرّغوة، وتوجد أيضاً في الهباء الجوي، وهي مركبات ضارة لأنها تُنتج عناصر تستنفذ الأوزون مثل الكلور، والبروم. مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون:تُستخدم مركبات الهيدروكلوروفلوروكربون (بالإنجليزيّة: Hydrochlorofluorocarbons) كبديل مؤقت لمركبات كلوروفلوروكربون، وبالرّغم من عمرها القصير إلا أنّها تعمل على تدمير الأوزون بسرعة أكبر مما تفعل مركبات كلوروفلوروكربون. بروميد الميثيل: يتم استخدام بروميد الميثيل (بالإنجليزيّة: Methyl bromide) في مبيدات الآفات، ومن مساوئه أنّه يطلق البروم الذي تفوق قدرته على تدمير الأوزون قدرة الكلور بـ 40 مرة. مركبات هيدروبرموفلوروكربون: تُطلق مركبات هيدروبرموفلوروكربون (بالإنجليزيّة: Hydrobromofluorocarbons) البروم إلى الجو، وتدخل في تركيب المذيبات، والمنظفات، ومثبطات الحرائق، والمبردات. مركبات بروموكلوروميثان: يتم استخدام مركبات بروموكلوروميثان (بالإنجليزيّة: Bromochloromethane) في طفايات الحريق، ومن مساوئها أنّها تنتج كل من البروم والكلور الضّار بالأوزون. رباعي كلوريد الكربون: يدخل رباعي كلوريد الكربون(بالإنجليزيّة: Carbon tetrachloride) تركيب طفايات الحريق، والمبردات، والمنظفات، ومن أضراره أنّه يطلق الكلور إلى الغلاف الجوي. الهالونات: تُستخدم مركبات الهالونات (بالإنجليزيّة: Halons) في طفايات الحريق، والثّلاجات، ومكيفات الهواء، وفي مذيبات التّنظيف، ومواد التّنظيف الجاف، والتّبخير الزّراعي، والتّغليف المعزول، والمواد الدّافعة المستخدمة في الرّشاشات، ومن مساوئها أنّها تطلق البروم إلى الغلاف الجوي. رباعي كلور الإيثان: يتم استخدام مركب رباعي كلور الإيثان (بالإنجليزيّة: Tetrachloroethane) مركب يُستخدم كمذيب للأدوية، ويدخل في تركيب المبيدات الحشريّة، والدّهانات، ومن أضراره إطلاق الكلور للغلاف الجوي. ثلاثي كلور الإيثان1،1،1: (بالإنجليزيّة: 1,1,1 trichloroethane)، مركب يُستخدم كمذيب، ومن أضراره أنّه يطلق الكلور إلى الجو. كلوروفورم الميثيل: يدخل مركب كلوروفورم الميثيل (بالإنجليزيّة: Methyl chloroform) في تركيب مذيبات التّنظيف، ومن سلبياته أنّه يحرر الكلور في الغلاف الجوي. أكاسيد النيتروجين: تحمل أكاسيد النيتروجين (بالإنجليزيّة: Nitrogen oxide) الرّمز (NOx)، ومن الأمثلة عليها أحادي أكسيد النّيتروجين (NO)، وثنائي أكسيد النّيتروجين (NO2)، وأكسيد النيّتروس (N2O)، وتنبعث هذه الأكاسيد من عوادم المركبات، والطّائرات الأسرع من الصّوت، والفضلات الصّناعيّة السّائلة، وتطلقه أيضاً بكتيريا نزع النّيتروجين من الأسمدة، كما أنّه ينطلق أثناء الانفجارات النّووية، حيث يؤدي التّحليل الضّوئي لبعض المركبات إلى تحويلها لأكاسيد النّيتروجين، ويُنتج أيضاً جذور حرة تدمّر الأوزون حيث تتمكن ذرة كلور حرة واحدة من تدمير 510 من جزيئات الأوزون. أسباب طبيعيّة تساهم الانفجارات البركانيّة بإطلاق حمض الهيدروكلوريك الذي يساهم في نضوب طبقة الأوزون إذا كان تركيزه مرتفعاً ( 15-20 جزء في المليون من حيث الحجم)، فعلى سبيل المثال تسبّبَّ انفجار بركان الشّيكون بتكوين سحابة تحتوي على 40% من حمض الهيدروكلوريك، وأدى إلى زيادة نسبته لتصل إلى 10% من المخزون العالمي لحمض الهيدروكلوريك في طبقة الستراتوسفير، ويُعتقد أن النّسبة قد تزداد مع الثّورات البركانيّة الكبيرة مثل براكين تامبورا، وكراكاتاو، وأغونغ، ومع ذلك فهناك عوامل تقلّل من تأثير حمض الهيدروكلوريك المباشر على طبقة الأوزون، منها أنّه ينتج عن المستوى المنخفض للنشاط البركاني؛ لذلك قد ينحصر وجوده على طبقة التروبوسفير، ومنها أنّه يتكثّف في العمود البركاني المتصاعد مما يسهّل التّخلص منه عن طريق المطر، أو الثّلج. من العوامل الأخرى التي تقلّل التّأثير المباشر للبراكين على طبقة الأوزون قدرة السّتراتوسفير على التّخلّص من حمض الهيدروكلوريك ويمكن الاستدلال على ذلك من نتائج فحص عينات الجليد بعد الانفجارات البركانيّة الكبيرة التي أظهرت وجود نسبة مرتفعة من حمض الكبريتيك، في حين لم تُظهر ارتفاع في نسبة حمض الهيدروكلوريك، كما أنّه لم يُلاحظ أية زيادة في الكلور في السّتراتوسفير خلال ثوران بركان جبل بيناتوبو عام 1991، وفي الحقيقة فإنّ البراكين تُنتج فقط 3% من الكلور الذي يصل إلى السّتراتوسفير، وينتج كلوريد الميثل 15% من الكلور، أما النّسبة الأكبر للكلور (82%) فتصل إلى طبقة الستراتوسفير عن طريق منتجات صنعها الإنسان، خاصةً تلك التي تحتوي على مركبات الكلوروفلوروكربون.[٥] وجد العلماء أنّ الغازات البركانيّة قد تساهم بطريقة غير مباشرة بالإضرار بطبقة الأوزون، وذلك لأنّ الهباء الجوي الذي ينتج عن الانفجارات البركانيّة الكبيرة لا تدمّر الأوزون مباشرةً، وإنما توفّر سطحاً ملائماً يمكن أن تحدث الّتفاعلات الكيميائيّة عليه، مما يعزّز دور الكلور في استنفاذ الأوزون، ومع ذلك فإنّ الآثار الضّارة للبراكين تدوم فقط من عامين إلى ثلاثة أعوام، تستقر الجزيئات البركانيّة بعدها خارج الغلاف الجوي.
حلول ثقب الأوزون
يتكوّن جزيء الأوزون من ثلاث ذرات من الأكسجين، ويتركّز معظم الأوزون الموجود في الغلاف الجوي في طبقة الستراتوسفير التي تقع على ارتفاع 15-30كم تقريباً فوق سطح الأرض، ويجدر بالذكر أنّ جزيئات الأوزون تتشكّل وتتلف باستمرار في هذه الطبقة، لتبقى كمية الأوزون الإجمالية في الغلاف الجوي مستقرّة نسبياً، وتختلف تركيزات الأوزون في طبقات الغلاف الجويّ مع اختلاف درجات الحرارة، وحالة الطقس، ودوائر العرض، والارتفاع عن مستوى سطح الأرض. تتمحور أهمية طبقة الأوزون في الستراتوسفير بكونها تحمي كوكب الأرض من الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس، إذ يمتصّ الأوزون هذه الأشعة، ويمنع وصولها إلى سطح الأرض، فالأشعة فوق البنفسجية من الإشعاعات الضارّة جداً على أشكال الحياة المختلفة، ومن أضراها على الإنسان؛ سرطان الجلد، ومرض إعتام عدسة العين، بالإضافة إلى آثارها السلبية على المحاصيل الزراعية، والكائنات البحرية. لاحظ العلماء في سبعينيات القرن العشرين بدء نضوب طبقة الأوزون، وانخفاض تركيزها عن المستويات الآمنة اللّازمة لحماية كوكب الأرض من الإشعاعات الضارّة، وبشكل لم يكن بالإمكان تفسيره وتحميله للظواهر والأحداث الطبيعية التي تؤثّر على مستويات الأوزون كالانفجارات البركانية، ولكنّ الأدلّة العلمية اكتشفت لاحقاً أنّ الأنشطة البشرية والمواد الكيميائية التي بدأ الإنسان منذ سبعينيات ذلك القرن في استخدامها بكثرة في التطبيقات الصناعية والتجارية؛ كالثلاجات، ومكيّفات الهواء، وأجهزة إطفاء الحريق قد ساهمت جميعها في استنفاذ طبقة الأوزون والإضرار بها، ولذلك تنبّه العالم لضرورة حماية هذه الطبقة، وتقليل النسب المرتفعة لنضوبها، فوُضعت تشريعات وقوانين تحدّ من ظاهرة استنفاذ طبقة الأوزون، كما ساهمت المؤسّسات في نشر التوعية بمخاطر نضوبها، وكيفية حمايتها. جهود فردية لحماية طبقة الأوزون يمكن للأفراد اتّباع عدّة خطوات للمساهمة في حماية طبقة الأوزون، وتقليل سرعة اضمحلالها، ومن هذه الخطوات ما يأتي: شراء معدّات التبريد وأجهزة تكييف الهواء التي لا تستخدم مركبات الكربون الهيدروكلوروفلورية كمادة تبريد. إجراء صيانة دورية لأجهزة التبريد وتكييف الهواء، وذلك للحدّ من تسرّب غاز التبريد. في حال استخدام أجهزة التبريد أو تكييف الهواء التي تستخدم مركّبات الكلوروفلوروكربون أو مركّبات الكربون الهيدروكلوروفلورية، فإنّه ينصح عند إجراء الصيانة للمعدّات باسترجاع وإعادة تدوير مادة التبريد، واستخدامها مرّة أخرى، وذلك لمنع انطلاقها للغلاف الجوّي. جهود دولية لحماية طبقة الأوزون يبيّن ما يأتي بعض أهمّ الإجراءات الدولية التي اتُّخذت في سبيل حماية طبقة الأوزون: وضع اتّفاقية فيينا في عام 1985م، والتي تُعنى بحماية طبقة الأوزون من الاضمحلال، وقد بدأ تنفيذها والعمل بها في عام 1988م، إذ وقّعت عليها عدد من الدول التي وافقت على البحث عن الأنشطة البشرية المسبّبة لاضمحلال طبقة الأوزون، ومراقبتها، واتّخاذ التدابير والإجراءات اللّازمة للحدّ منها أو إيقافها. وضع بروتوكول مونتريال الدولي إلى جانب إجراءات محدّدة تهدف لخفض إنتاج واستهلاك المواد المستنفذة لطبقة الأوزون، وذلك بهدف تقليل وجودها في الغلاف الجوي، ويتميّز هذا البروتوكول بمرونته للاستجابة للمتغيّرات العلمية الجديدة، ممّا أهّله لتحقيق أهدافه بحماية طبقة الأوزون بنجاج وفعالية عالية.
أضرار ثقب الأوزون
تتكوّن طبقة الأوزون من غاز الأوزون سريع التفاعل الذي يتكوّن من ثلاث ذرّاتٍ من عنصر الأكسجين، وتقع طبقة الأوزون في الجزء الأدنى من الغلاف الجوي لكوكب الأرض، وتكمُن أهميتها في حماية الكرة الأرضية من أشعة الشمس فوق البنفسجية الضارة، والتي تنقسم إلى ثلاثة أنواع حسب أطوالها الموجية؛ يرمز لها برموز (UV-A)، و(UV-B)، و(UV-C)، وتُعدّ الأشعة فوق البنفسجية من النوع (UV-B) أكثر أنواع الأشعة ضرراً، حيث إنّها تمتص 79-99% من الأشعة الضارة التي قد تُسبّب أمراض جلدية ومناعية لملايين البشر. أدّى ثقب الأوزون إلى زيادة نسبة الأشعة فوق البنفسجية الضارة على سطح الأرض ممّا أثّر سلباً على جميع الكائنات الحية، فهي تُسبّب للبشر أنواعاً متعددةً من سرطان الجلد، ومرض إعتام عدسة العين، واضرابات الجهاز المناعي، كما تُساهم الأشعة الضارة في تدمير الأنظمة البيئية البرية والمائية، والسلاسل الغذائية في الدورات البيوكيميائية خاصةً على الكائنات البحرية التي تعيش بالقرب من سطح الماء والتي تُعدّ أساساً للسلاسل الغذائية، إضافةً إلى تأثير الأشعة السلبي في تغيُّر دورة نمو النباتات، وتقليل انتشار الغطاء النباتي. أضرار ثقب الأوزون على الإنسان تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية بأنواعها المختلفة وخاصةً الأشعة من نوع (UV-B) بطريقة ضارّة في جميع أجهزة الإنسان الحيوية وأعضائه، ويُمكن تخليص آثارها الصحية كالآتي: الأضرار على الجلد: تؤثِّر الأشعة فوق البنفسجية خاصةً من نوع (UV-B) على جلد الإنسان بشكل سلبي، حيث يزداد تأثيرها بازدياد مدّة التعرُّض لها، وهي المسؤولة عن أنواعٍ عديدةٍ من سرطانات الجلد؛ كسرطان الخلايا القاعدية وسرطان الخلايا الحرشفية، اللذين يُعدَّان من السرطانات بطيئة النمو وسهلة الإزالة من خلال الجراحة؛ وذلك بسبب بطء انتشارهما في أجهزة الجسم الأخرى، أمّا بالنسبة للورم الميلانيني فهو من أخطر أنواع السرطان التي تُسببها الأشعة الضارة ولكنُّه أندرها. الأضرار على العين: تؤذي الأشعة فوق البنفسجية أجزاء مختلفة من العين؛ كالعدسة، والقرنية، والملتحمة، ويُسبّب التعرّض لكميّات كبيرة من أشعة (UV-B) مرض العمى الثلجي الذي يحدث في الأماكن المعرّضة للأشعة الضارة بشكل كبير؛ كقمم الجبال المرتفعة المغطاة بالثلوج، إضافةً إلى كون الأشعة الضارة مسؤولة عن إصابة العين بمرض الساد أو الماء الأبيض الذي يؤدّي إلى إعتام عدسة العين، ويتوقّع إصابة مليوني إنسان سنوياً بمرض الساد في حال استمرار نقصان طبقة الأوزون بنسبة 10% بالمئة. الأضرار على المناعة: تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية في جهاز المناعة، وتُقلّل من قدرته على محاربة الأمراض، كما أثبتت الدراسات الحديثة أنّ الأشعة فوق البنفسجية الضارة تُساعد على تنشيط بعض الفيروسات في جسم الإنسان. أضرار ثقب الأوزون على النباتات تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية خاصةً من نوع (UV-B) بشكل كبير في النباتات، حيث إنّها تؤثّر بشكلٍ مباشرٍ على دورة نموّها وعلى الوظائف العضوية للنبات، وتؤثّر بشكل غير مباشرٍ لا يقل خطورةً على هيئة الخلايا النباتية وشكلها، وتوزُّع الغذاء في الأجزاء المختلفة من النبات، وموسم النمو، ومراحل التطوّر، وإنتاج المُستقلبات النباتية الثانوية، ممّا يؤدّي إلى اختلال التوازن النباتي والدورات البيوكيميائية، وانتشار الأمراض النباتية، ويجدر بالذكر أنّ هناك محاولات لإيجاد تقنيات تحدُّ من هذه التأثيرات السلبية، ولكنّها ليست كافيةً لحماية النباتات تماماً منها. أضرار ثقب الأوزون على البيئة أضرار ثقب الأوزون على البيئة البرية تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية من نوع (UV-B) على النظام البيئي بشكلٍ واضحٍ وخطر، إلّا أنّ تأثيراتها قد لا تظهر لعدّة سنوات، وتعدُّ البيئات القطبية أكثر البيئات تعرّضاً للأشعة فوق البنفسجية، وتؤثّر هذه الأشعة في الغطاء النباتي وتُساهم في تدمير المادة الوراثية للنباتات، وتؤدّي إلى زيادة إنتاج مركّبات نباتية تحمي النباتات من الأشعة الضارة كمركبّات فلافونويد (بالإنجليزية: Flavonoid Compounds) ولكنّها تُشكِّل ضرراً عليها، إضافةً إلى تأثيرها في آلية تكاثر النبات؛ كالإزهار أو التلقيح، وإنتاج البذور وحجمها، ومن أبرز مظاهر تأثير أشعة (UV-B) على النبات الساق القصيرة مع وجود أغصانٍ كثيرة، هذا بجانب تأثيرها على الأحياء الدقيقة والحشرات على قمم الأشجار، ونقص الماء في أجسام بعض الكائنات الحية. أضرار ثقب الأوزون على البيئة البحرية تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية من نوع (UV-B) على جميع الكائنات الحية البحرية، فهي تُهدّد حياة العوالق البحرية النباتية التي تُعدّ أساس السلاسل الغذائية البحرية، إضافةً إلى المستهلكات الأولية والثانية كالأسماك، وتُساهم في موت البرمائيات والشعاب البحرية، وتُشكّل خطراً على الحصائر الميكروبية التي يعيش فيها عدد هائل من الكائنات الحية الدقيقة، كما تُساهم هذه الأشعة في تقليل كمية الكتلة الحيوية، وتقليل امتصاص ثاني أكسيد الكربون الذي يُساهم في ظاهرة الاحترار، بالإضافة إلى تأثيرها في البكتيريا الخضراء المزرقّة المسؤولة عن تثبيت مركبات النتروجين الضرورية لنمو الكائنات الحية في البيئة البحرية والبرية. أضرار ثقب الأوزون على المواد تتعرّض المواد المستخدمة في الصناعات المختلفة لكمياتٍ متزايدةٍ من الأشعة فوق البنفسجية خاصةً من نوع (UV-B)؛ وذلك بسبب ثقب الأوزون في طبقة الستراتوسفير الجوية التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، ومن أبرز الأمثلة على المواد المتضرّرة البلاستيك بأنوعه؛ كالمبلمرات المستخدمة في مجال البناء، فقد أثّرت الأشعة الضارة عليها سلباً بتسريع تآكلها وبالتالي تقليل وقت الاستفادة منها ممّا أدّى إلى زيادة تكلفة استخدامها. أضرار ثقب الأوزون على الدورة البيوجيوكيميائية تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية من نوع (UV-B) على الدورات البيوجيوكميائية في جميع البيئات الحيوية، وذلك من خلال تأثيرها في عمليات التفاعل الضوئية والتفاعلات الكيميائية الضوئية في الكائنات الحية، ومن أبرز الدورات الحيوية التي أثّرت عليها هذه الأشعة عملية تبادل غازات الدفيئة بين الغلاف الحيوي والغلاف الجوي والتي ساهمت الأشعة فوق البنفسجية في زيادة نسبتها في الجو وبالتالي زيادة الاحترار العالمي. تؤثّر الأشعة فوق البنفسجية من نوع (UV-B) في البيئات البحرية من خلال تأثيرها في السلاسل الغذائية، وامتصاص الكربون وتخزينه، وتقليل نسبة المواد العضوية المذابة في الماء والتي تُساهم في حماية البيئة البحرية من الأشعة الضارّة، بجانب دورها في إنتاج مركّب الإيزوبرين الذي يُعدّ من المركبات الأولية لغاز الأوزون في طبقة التروبوسفير الجوية، أمّا بالنسبة للدورات البيوجيوكميائية على اليابسة فقد أثّرت الأشعة على قدرة الأحياء الدقيقة على تحليل الغطاء النباتي، وزيادة حرائق الغابات خاصةً في المناطق الشمالية.
ثقب الأوزون 2021
بعد تعافيه مؤخرا .. ثقب الأوزون يتشكل فوق القطب الشمالى لهذه الأسباب
تتابع وكالة الفضاء الأوروبية من خلال خدمة كوبرنيكوس لمراقبة الغلاف الجوي (CAMS)، أداء ثقب الأوزون غير المعتاد منذ تشكيله لأول مرة، حيث اتسع الثقب فى طبقة الأوزون فوق القطب الشمالي بسبب الدوامة القطبية الناجمة عن درجات حرارة متجمدة بشكل غير عادي في أجزاء من الغلاف الجوي.
ووفقا لما ذكرته صحيفة “ديلى ميل” البريطانية، يتشكل الثقب فوق القارة القطبية الجنوبية في نصف الكرة الجنوبي سنويًا، لكن الثقب فوق القطب الشمالي نادر الحدوث.
وما حدث حاليا هو ظهور الثقوب فوق القطب الشمالي، فهو أكبر اكتشاف تم اكتشافه حتى الآن، ويرجع ذلك إلى “دوامة قطبية” أكثر برودة من المعتاد في الستراتوسفير.
تحطم الرقم القياسي في الجزء الشمالي من الأرض على ارتفاع 11 ميلاً تقريبًا فوق سطح الأرض، حيث وصل لمستويات غير مسبوقة منذ عام 2011.
ويقول نظام إدارة ضمان الكفاءة، إن الظروف الجوية هي المسؤولة عن ذلك، بسبب اختلاط دوامة قطبية قوية للغاية مع ضوء الشمس بعد الشتاء.
ويعد الثقب الجديد في القطب الشمالي هو جزء صغير من حجم ثقب القطب الجنوبي، ومن المتوقع أن يغلق مرة أخرى بحلول منتصف أبريل.
ويقول فينسنت هنري بيوش، مدير خدمة رصد الغلاف الجوي في كوبرنيكوس: “تشير توقعاتنا إلى أن درجات الحرارة قد بدأت الآن في الارتفاع في الدوامة القطبية”.
وأضاف هنرى: “هذا يعني أن استنفاد الأوزون سوف يتباطأ ويتوقف في النهاية، حيث يختلط الهواء القطبي مع الهواء الغني بالأوزون من خطوط العرض المنخفضة”.
وأوضح: “من المهم جداً الحفاظ على الجهود الدولية لرصد أحداث ثقب الأوزون السنوية وطبقة الأوزون مع مرور الوقت.”
وقال CAMS، إن مستويات الأوزون فوق القطب الشمالي عند مستوى منخفض للغاية، وكانت آخر مرة بهذا السوء خلال ربيع 2011 ويبدو أن هذا العام سيكون أسوأ.
وكتب فريق نظام إدارة ضمان الكفاءة: “بينما نحن معتادون على ثقوب الأوزون التي تتطور فوق القطب الجنوبي كل عام خلال الربيع الأسترالي، فإن الظروف اللازمة لمثل هذا الاستنفاد القوي للأوزون لا توجد عادة في نصف الكرة الشمالي”.
ولعل سبب ثقب الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية في المقام الأول هو المواد الكيميائية التي من صنع الإنسان، بما في ذلك الكلور والبروميد التي تهاجر إلى الستراتوسفير، وهذه طبقة من الغلاف الجوي حول 6 إلى 30 ميلًا فوق مستوى سطح البحر.
تتراكم هذه المواد الكيميائية داخل الدوامة القطبية القوية التي تتطور فوق القطب الجنوبي كل شتاء، حيث تظل غير نشطة كيميائياً في الظلام.
لكن عادة ما يكون طبقة الستراتوسفير في القطب الشمالي أقل عزلة من نظيرتها في القطب الجنوبي، لأن وجود كتل أرضية وسلاسل جبلية قريبة يزعج أنماط الطقس أكثر مما يحدث في نصف الكرة الجنوبي.
وهذا يفسر لماذا تكون الدوامة القطبية في النصف الشمالي من الكرة الأرضية عادة أضعف من النصف الجنوبي من الكرة الأرضية، ولا تنخفض درجات الحرارة إلى هذا الحد.
ولكن في عام 2020 ، كانت الدوامة القطبية قوية بشكل استثنائي، وخالطت انخفاض درجات الحرارة في طبقة الستراتوسفير القطبية المنخفضة بما يكفي لعدة أشهر في بداية عام 2020 للسماح بتشكيل الثقب.
جدير بالذكر أنه يتم الجمع بين القياسات من الأقمار الصناعية ونماذج الكمبيوتر للغلاف الجوي بطريقة مماثلة للتنبؤات الجوية لرصد طبقة الأوزون.
وتعد مراقبة ثقب الأوزون أمر مهم، لأن طبقة الأوزون الستراتوسفيرية تعمل كدرع تحمي الحياة على الأرض من الأشعة فوق البنفسجية التي يحتمل أن تكون ضارة.
تأثير ثقب الأوزون على المناخ
ثقب طبقة الأوزون الذي يتشكل في فصل الربيع الجنوبي فوق القارة القطبية الجنوبية «أنتاركتيكا»، يلعب دوراً مهماً في التغيرات المناخية بحسب ما جاء في الدراسات التي نشرت أمس الأول والتي تقيم للمرة الأولى رابطاً بين الظاهرتين. ويبدو أن لثقب طبقة الأوزون تأثيراً كبيراً على حركة التيارات الجوية في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية منذ نصف قرن، بحسب ما بينت هذه الدراسة التي نشرت في مجلة «ساينس» الصادرة في أبريل. وتؤثر هذه التيارات على الهواطل (من مطر وبرد وثلوج) على خط الاستواء فتحدث بالتالي تغيرات في المناخ. وأعلنت سارة كانج، الباحثة في قسم الفيزياء والرياضيات التطبيقية في جامعة كولومبيا (نيويورك، شرق) والمعدة الرئيسية لهذه الدراسة، أنه «من المدهش حقاً أن يكون لثقب الأوزون الذي يقع على علو جوي كبير فوق القارة القطبية الجنوبية، تأثير على الهواطل وصولاً إلى المنطقة الاستوائية». وتحمي طبقة الأوزون الأرض من أشعة الشمس الضارة ما فوق البنفسجية التي تسبب أمراضا سرطانية جلدية وضعفا في جهاز المناعة. ويرى لورنزو بولفاني، الذي أشرف على هذه الأبحاث، وهو أستاذ محاضر في العلوم البيئية في جامعة كولومبيا، أن «هذا الاكتشاف قادر على قلب استراتيجية مكافحة احترار الأرض. فثقب طبقة الأوزون هذا يعتبر عاملاً مهماً في النظام المناخي لكوكب الأرض». ويعتبر الباحثون أن الاتفاقيات الدولية التي تحاول تقويم وتنظيم التغيرات المناخية من خلال خفض انبعاثات غازات الدفيئة، لابد أن تضيف هذه المعلومة الجديدة على بياناتها.
أين يقع ثقب الأوزون
تُعرّف طبقة الأوزون بأنّها طبقة طبيعية من الغاز موجودة في الغلاف الجوي العلوي، وتحديداً في طبقة الستراتوسفير، إذ تحتوي تلك الطبقة على 90% من الأوزون الموجود على الأرض، وتحمي البشر والكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية الضارّة الصادرة من الشمس، وعلى الرغم من أنّ نسبة جزيئات الأوزون في تلك الطبقة قليلة مقارنة بالجزيئات الأخرى، إذ jشكّل واحد إلى عشرة فقط من كلّ مليون جزيء، وبقية الجزيئات هي في الغالب نيتروجين وأكسجين، إلّا أنّ الأوزون قادر على حجب معظم أشعة الشمس الضارّة. قد تختلف تركيزات الأوزون في الغلاف الجوي بشكل طبيعي اعتماداً على درجة الحرارة، والطقس، وخطوط الطول، ودوائر العرض، كما يمكن أن تؤثّر المواد التي تنتج عن بعض الظواهر الطبيعية مثل الانفجارات البركانية على مستوياته، إلّا أنّ هذه الأسباب الطبيعية لا يمكن أن تفسّر استنفاذ الأوزون الذي أدركه العلماء منذ سبعينيات القرن الماضي، والذي يُعرف باسم ثقب الأوزون (بالإنجليزية: Ozone Hole). كشفت الأدلّة العلمية أنّ السبب وراء استنفاذ الأوزون هو بعض المواد الكيميائية التي صنعها الإنسان، وخاصّة مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، إذ أُدخِلَت هذه المواد في فترة السبعينيات في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية، وخاصّة الثلاجات، وأجهزة تكييف الهواء، ومطافئ الحريق، وقد وجد أنّ أكبر استنفاذ للأوزون يقع فوق القارة القطبية الجنوبية، ويحدث بشكل رئيسي في الفترة الممتدّة بين شهري أغسطس/آب ونوفمبر/تشرين الثاني، وتكون ذروته في أوائل شهر أكتوبر/تشرين الأول، إذ يحدث تدمير كامل للأوزون في مناطق شاسعة.
ثقب الأوزون ويكيبيديا
طبقة الأوزون هي جزء من الغلاف الجوي لكوكب الأرض والذي يحتوي بشكل مكثف على غاز الأوزون. وهي متمركزة بشكل كبير في الجزء السفلي من طبقة الستراتوسفير من الغلاف الجوي للأرض وهي ذات لون أزرق.
يتحول فيها جزء من غاز الأوكسجين إلى غاز الأوزون بفعل الأشعة فوق البنفسجية القوية التي تصدرها الشمس وتؤثر في هذا الجزء من الغلاف الجوي نظرا لعدم وجود طبقات سميكة من الهواء فوقه لوقايته. ولهذه الطبقة أهمية حيوية بالنسبة لنا فهي تحول دون وصول الموجات فوق البنفسجية القصيرة بتركيز كبير إلى سطح الأرض.
اكتشف كل من شارل فابري وهنري بويسون طبقة الأوزون في 1913 وتم معرفة التفاصيل عنها من خلال غوردون دوبسون الذي قام بتطوير جهاز لقياس الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير من سطح الأرض.
بين سنة 1928 و1958 قام دوبسون بعمل شبكة عالمية لمراقبة الأوزون والتي ما زالت تعمل حتى وقتنا هذا. وحدة قياس دوبسون، هي وحدة لقياس مجموع الأوزون في العامود، سميت باسمه تكريمًا له.
خصوصا إذا علمنا ان غاز الاوزون والمتكون من ثلاث ذرات اوكسجين لونه مائل إلى الخضرة وان من أهم وظائف طبقة الأوزون هي حماية سطح الأرض من الأشعة الضارة للشمس من أن تصل لسطحها وخاصة الأشعة فوق البنفسجية، التي تسبب أضراراً بالغة للإنسان وخاصة سرطانات الجلد .. وأيضاً للحيوان والنبات على حد سواء.
دور طبقــة الأوزون: على الرغم من أن تركيز الأوزون في طبقة الأوزون قليل، إلا انه مهم بشكل كبير للحياة على الأرض، حيث انها تمنع تسرب الأشعة فوق البنفسجية الضارة (UV) التي تطلقها الشمس. تم تصنيفها على حسب طول موجاتها إلى UV-A وUV-B وUV-C حيث تعتبر الأخيرة خطيرة جداً على البشر ويتم تنقيتها بشكل كامل من خلال الأوزون على ارتفاع 35 كيلومتر. مع ذلك يعتبر غاز الأوزون سام على ارتفاعات منخفضة حيث يسبب النزيف وغيرها.
من الممكن ان يؤدي تعرض الجلد لأشعة UV-B لاحتراقه (يظهر على شكل احمرار شديد); والتعرض الشديد له قد يؤدي إلى تغير في الشفرة الوراثية والتي تنتج عنها سرطان الجلد. مع ان طبقة الأوزون تمنع وصول الأشعة UV-B الا انه يصل بعضاً منها لسطح الأرض. معظم أشعة UV-A تصل الأرض وهي لا تضر بشكل كبير إلا انها من الممكن ان تسبب تغيير في الشفرة الوراثية أيضاً.
استنزاف طبقة الأوزون يسمح للأشعة فوق البنفسجية وتحديداً الأشعة ذات الموجات الأكثر ضررا أن تصل إلى سطح الأرض مما يؤدي إلى زيادة في احتمال حدوث تغييرات بالجينات الوراثية للأحياء على الأرض.
لتقدير أهمية الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية، نستطيع تفادي الضرر من التعرض للإشعاع في طيف ضوئي (action spectrum)، حيث يبين لنا تأثير الإشعاع البيولوجي حسب طول الموجات. من الممكن ان يكون التأثير حروق الجلد، تغير في نمو النبات أو تغيير في الحمض النووي (DNA). يتغير الضرر من التعرض للإشعاع على حسب طول الموجات. لحسن الحظ، يتغير تركيب الحمض النووي (DNA) بالموجات الأقل من 290 نانومتر والتي تقوم طبقة الأوزون بحجبها بشكل كبير. وفي الموجات الأطول التي يحجبها الاوزون بشكل بسيط لا يتضرر الحمض النووي بشكل كبير. لو قل الأوزون بنسبة 10%, سيتم التغيير بنسبة 22% في الحمض النووي من تأثير الأشعة الفوق بنفسجية. للعلم التغيير في الحمض النووي يؤدي إلى أمراض مثل سرطان الجلد، وهذا يوضح أهمية طبقة الاوزون على حياتنا.
سماكة الأوزون هي الكمية الإجمالية في عمود رأسي من الهواء وهي تختلف لأسباب كثيرة، حيث تكون اقل عند خط الاستواء وأكبر مع المرور عند القطبين. وهي تختلف أيضاً في المواسم، حيث تكون أكثر سماكة في فصل الربيع وأقل سماكة في فصل الخريف. والأسباب لذلك معقدة، يتضمن ذلك دورة الغلاف الجوي وقوة الشمس.
بما أن الأوزون الموجود في طبقة الستراتوسفير ينتج بسبب الأشعة الفوق البنفسجية الصادرة من اشعة الشمس، لذلك من المتوقع ان تكون أعلى مستويات الأوزون عند خط الاستواء وأقلها عند القطبين ولنفس السبب من الممكن الاستنتاج ان أعلى مستويات الأوزون في الصيف واقلها في الشتاء. غير أن ذلك غير صحيح حيث أن أعلى مستويات الأوزون متواجدة في القطبين الشمالي والجنوبي كما تكون أعلى في فصل الربيع وليس في الصيف، واقلها في فصل الخريف وليس الشتاء. خلال فصل الشتاء، تزداد سماكة طبقة الاوزون. تم تفسير هذه الأحجية من خلال دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير والمعروفة بدورة بروير-دوبسون معظم الأوزون يتم إنتاجه فوق القطبين وتقوم دورة الرياح في طبقة الستراتوسفير من عند القطبين بإتجاه وبالعكس إلى ارتفاع اقل في طبقة الستراتوسفير.
طبقة الأوزون أكثر ارتفاعاً عند خط الاستواء وأقل انخفاضاً عند الابتعاد عن خط الاستواء، خصوصاً عند منطقة القطبين. تنوع الارتفاع في الأوزون سببه بطئ دورة الهواء التي ترفع الأوزون من طبقة الترابوسفير إلى الستراتوسفير.
كلما ابتعدنا عن خط الاستواء زادت سماكة الأوزون بإتجاه القطبين، بشكل عام كمية الأوزون الموجودة في القطب الشمالي أكثر منها في الجنوبي. بالإضافة إلى ذلك، تكون سماكة الأوزون في القطب الشمالي أكبر في فصل الربيع (مارس – أبريل) منها في القطب الجنوبي بينما تكون في القطب الجنوبي أكبر في فصل الخريف (سبتمبر – أكتوبر) منها في القطب الشمالي في نفس الفترة. في الواقع أكبر كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الشمالي خلال فترة الربيع وفي خلال الفترة نفسها تكون أقل كميات الأوزون في جميع أنحاء العالم توجد في القطب الجنوبي خلال فترة الربيع بالقطب الجنوبي بشهري سبتمبر وأكتوبر وذلك بسبب ظاهرة ثقب الأوزون.
من الممكن استنزاف طبقة الأوزون هيدروكسيل (OH), غاز الكلور (Cl) وغاز البرومين (Br). حيث يوجد مصادر طبيعية لجميع العناصر المذكورة، إلا أن تركيز غاز الكلور وغاز البرومين قد ارتفع بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة وذلك بسبب إنتاج البشر لبعض المواد المركبة خصوصاً كلوروفلوروكربون (chlorofluorocarbon) والتي تعرف اختصاراً باسم (CFCs) وأيضاً بروموفلوروكربون.
هذه المركبات المستقرة كيميائية تستطيع ان تصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تفكيك كل من الكلور والفلور.. يبدأ كل منهم بتحفيز سلسلة من التفاعل القادرة على تفكيك أكثر من 100,000 جزئ أوزون. الاوزون في الجزء الشمالي من الكرة الأرضية في انخفاض 4% كل عقد. تقريباً أكثر من 5% من سطح الأرض حول القطب الشمالي والقطب الجنوبي، أكثر (لكن بشكل موسمي) قد ينخفض; وهذا ما يسمى بـ ثقب الأوزون.
الحلول المقترحة للتقليل من استنزاف الأوزون
السويد هي أول دولة تمنع استخدام الرشاشات (مثل المبيدات الحشرية) التي تقضي علي الحشرات والتي تحتوي على كلوروفلوروكربون (CFC) الذي يعمل علي تاكل طبقة الاوزون في 23 يناير، 1978. تلتها بعض الدول مثل الولايات المتحدة الأمريكية، كندا والنرويج. وقد منعت المجموعة الأوروبية اقتراح مشابه. حتى في الولايات المتحدة، ما زال غاز كلوروفلوروكربون يستخدم في أماكن أخرى مثل الثلاجات والمنظفات الصناعية حتى بعد اكتشاف ثقب طبقة الأوزون بالقطب الجنوبي في سنة 1985. بعد محادثات ومعاهدة دولية (بروتوكول مونتريال)، تم وقف إنتاج كلوروفلوروكربون (CFC) بشكل كبير ابتداً من 1987 وبشكل كامل في عام 1996.
في 2 اغسطس 2003, قام العلماء بالإعلان ان استنزاف طبقة الأوزون قد بدأ يتباطأ بعد حظر استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC).
ثلاث أقمار اصطناعية وثلاث محطات ارضية اثبتت بطئ استنزاف طبقة الأوزون العليا بشكل كبير خلال العقد الماضي. تمت الدراسة من خلال منظمة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي (American Geophysical Union). بعض الانحلال ما زال قائم في طبقة الأوزون بسبب عدم قيام بعض الدول بمنع استخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) بالإضافة إلى وجوده مسبقاً في طبقة الستراتوسفير قبل منع استخدامه، حيث له فترة انحلال طويلة من 50 إلى أكثر من 100 سنة، ولذلك تحتاج طبقة الأوزون لرجوعها بشكل كامل لعدة عقود.
حالياً يتم تركيب مكونات تحتوي على (C-H) لتحل كبديل لاستخدام الكلوروفلوروكربون (CFC) مثل هايدروكلوروفلوروكربون (HCFC)، حيث ان هذه المركبات أكثر نشاط ولحسن الحظ لا تبقى فترة كافية في الغلاف الجوي لتصل إلى طبقة الستراتوسفير حيث تؤثر على طبقة الأوزون.
