طبقة الأوزون هي إحدى طبقات الطبقة الثانية من الغلاف الجوي لكوكب الأرض الستراتوسفير، ويزداد دفء طبقة الستراتوسفير مع الارتفاع عن مستوى سطح الأرض؛ لأن غاز الأوزون في الطبقات العليا يمتص الأشعة فوق البنفسجية الشديدة من الشمس مما يجعل ثقب الأوزون أمرا خطيرا للغاية.. تعال لنعرف ما هي طبقة الأوزون، ومدى خطورة ثقب الأوزون.
ما هي طبقة الأوزون؟
- طبقة الأوزون هي منطقة من الغلاف الجوي العلوي، بين 15 و35 كيلومترا فوق سطح الأرض، وتحتوي على تركيزات عالية نسبيا من جزيئات غاز الأوزون (O3).
- يوجد ما يقرب من 90% من الأوزون في الغلاف الجوي في الستراتوسفير، وترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي في طبقة الستراتوسفير بشكل متزايد، وهي ظاهرة ناتجة عن امتصاص طبقة الأوزون للإشعاع الشمسي.
- تحجب طبقة الأوزون فعليا جميع الإشعاعات الشمسية تقريبا ذات الأطوال الموجية التي تقل عن 290 نانومترا من الوصول إلى سطح الأرض، بما في ذلك أنواع معينة من الأشعة فوق البنفسجية وأشكال أخرى من الإشعاع التي يمكن أن تؤذي أو تقتل معظم الكائنات الحية.
- يوجد معظم الأوزون المتبقي في طبقة التروبوسفير، وهي طبقة الغلاف الجوي التي تمتد من سطح الأرض حتى طبقة الستراتوسفير، وغالبا ما ينتج الأوزون القريب من السطح عن التفاعلات بين بعض الملوثات مثل أكاسيد النيتروجين، والمركبات العضوية المتطايرة، وأشعة الشمس القوية، والطقس الحار.
تكوين غاز الأوزون (O3)
- يتم إنتاج الأوزون في الستراتوسفير في المقام الأول عن تكسير الروابط الكيميائية داخل جزيئات الأكسجين (O2) بواسطة فوتونات شمسية عالية الطاقة؛ تؤدي هذه العملية التي تسمى «التفكك الضوئي» إلى إطلاق ذرات أكسجين مفردة (O)، والتي تنضم لاحقا إلى جزيئات الأكسجين السليمة (O2) لتكوين الأوزون (O3).
- أدى ارتفاع تركيزات الأكسجين في الغلاف الجوي منذ حوالي ملياري سنة لتراكم الأوزون في الغلاف الجوي للأرض، وهي عملية أدت تدريجيا إلى تكوين طبقة الستراتوسفير.
- يعتقد العلماء أن تكوين طبقة الأوزون لعب دورا مهما في تطور الحياة على سطح كوكب الأرض؛ من خلال امتصاص المستويات المميتة للأشعة فوق البنفسجية بأطوال موجية بين 315 و280 نانومترا، وبالتالي تسهيل استمرار وتطور أشكال الحياة على كوكب الأرض من المحيطات إلى اليابسة.
ثقب الأوزون
- تختلف كمية الأوزون في الستراتوسفير بشكل طبيعي على مدار العام نتيجة للعمليات الكيميائية التي تحدث وتدمر جزيئات الأوزون، ونتيجة للرياح، وعمليات النقل الأخرى التي تحرك جزيئات الأوزون حول كوكب الأرض.
- على مدار عدة عقود، غيرت الأنشطة البشرية إلى حد كبير طبقة الأوزون، ويعد استنفاذ الأوزون الذي أدى إلى الانخفاض العالمي في مستوى أوزون الستراتوسفير أكثر وضوحا في المناطق القطبية، وهو مرتبط بزيادة الكلور والبروم في طبقة الستراتوسفير.
- هذه المواد الكيميائية التي تحررها الأشعة فوق البنفسجية من مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs) وغيرها من مركبات الهالوكربونات تدمر الأوزون عن طريق تجريد ذرات الأكسجين المفردة من جزيئات الأوزون.
- يعتبر هذا النضوب واسع النطاق لدرجة أن ما يسمى بثقوب الأوزون هو أكبر حفرة من هذا القبيل امتدت أكثر من 20.7 مليون كيلومتر مربع على أساس ثابت منذ عام 1992، وتظهر سنويا فوق القارة القطبية الجنوبية بين شهري سبتمبر ونوفمبر.
- مع انخفاض كمية الأوزون في الستراتوسفير؛ يصل المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض، ويخشى العلماء من أن هذه الزيادة قد يكون لها تأثيرات كبيرة على النظم البيئية وصحة الإنسان.
بروتوكول مونتريال
- كان القلق بشأن التعرض لمستويات ضارة بيولوجيا من الأشعة فوق البنفسجية هو الدافع الرئيسي لإنشاء معاهدات دولية مثل بروتوكول مونتريال بشأن المواد التي تستنفد طبقة الأوزون وتعديلاته، المصممة لحماية طبقة الأوزون على الأرض.
- كان بروتوكول مونتريال ناجحا؛ حيث تم التخلص التدريجي من حوالي 99% من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون التي تنظمها المعاهدة منذ اعتمادها في عام 1987، والامتثال للمعاهدات الدولية التي ألغت إنتاج وتسليم العديد من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون.
- إلى جانب تبريد الجزء العلوي من الستراتوسفير بسبب زيادة ثاني أكسيد الكربون، يعتقد أن هذا البروتوكول ساهم في تقليص ثقوب الأوزون فوق القطبين وارتفاع مستويات الأوزون في الستراتوسفير بشكل عام.
- من المتوقع أن تؤدي التخفيضات المستمرة في تحميل الكلور إلى ثقوب أوزون أصغر فوق القارة القطبية الجنوبية بعد عام 2040، ومع ذلك، لاحظ بعض العلماء أن المكاسب في مستويات الأوزون الستراتوسفير لم تحدث إلا في الجزء العلوي من الستراتوسفير، مع انخفاض تركيزات الأوزون في طبقة الستراتوسفير السفلية بما يفوق الزيادات في الستراتوسفير العلوي.