كان الثقب الذي ينفتح سنويا في طبقة الأوزون فوق القطب الجنوبي للأرض صغيرا نسبيا في عام 2024 مقارنة بالسنوات الأخرى.
يتكون الغلاف الجوي للأرض من عدة طبقات تشتمل على الطبقة الأدنى، وهي، تمتد من سطح الأرض إلى ارتفاع حوالي 6 أميال أو 10 كيلومترات (كم) مع العلم أن ارتفاع جبل إيفرست، أعلى جبل على الكوكب، حوالي 5.6 ميل (9 كم) فقط. وتكون الطبقة التالية، الستراتوسفير مكونه من 6 أميال (10 كم) إلى حوالي 31 ميلاً (50 كم). بهذه الطبقة توجد معظم الطائرات في الجزء السفلي منها.
يتركّز معظم الأوزون الجوي في طبقة الستراتوسفير، على ارتفاع حوالي 9 إلى 18 ميلاً (15 إلى 30 كم) فوق سطح الأرض.
الأوزون هو جزيء يحتوي على ثلاث ذرات أكسجين. كما تتشكل جزيئات الأوزون وتدمر باستمرار في الستراتوسفير. ظلت نسبة تكون وتدمير الأوزون مستقرة نسبيًا خلال العقود التي تم قياسه فيها.
تمتص طبقة الأوزون في الستراتوسفير جزءًا من شعاع الضوء الصادر من الشمس، مما يمنع وصوله إلى سطح الكوكب. والأهم من ذلك أنها تمتص جزءًا من الأشعة فوق البنفسجية. وارتبطت الأشعة فوق البنفسجية بالعديد من التأثيرات الضارة، بما يشمل سرطانات الجلد.
تتغير تركيزات الأوزون في الغلاف الجوي بشكل طبيعي مع البقع الشمسية والفصول وخطوط العرض. وقد تم قياسها واستطاع العلماء التنبؤ بها. وظهر بالأبحاث أنه تبع كل انخفاض طبيعي في مستويات الأوزون إرتفاع. ومع ذلك، بدءًا من سبعينيات القرن العشرين، أظهرت الأدلة العلمية أن طبقة الأوزون كانت تتلاشى بقدر غير طبيعي.
مشكلة إنخفاض مستويات الأوزون
عندما تتلامس ذرات الكلور والبروم مع الأوزون في الستراتوسفير، فإنها تدمر جزيئات الأوزون. ويمكن لذرة كلور واحدة أن تدمر أكثر من 100000 جزيء أوزون. ويمكن عملياً تدمير الأوزون بسرعة أكثر من تكوينه بشكل طبيعي.
تتكون بعض المركبات التي تشمل الكلور أو البروم عندما تكون عرضه لضوء الأشعة فوق البنفسجية في طبقة الستراتوسفير لتساهم هذه المركبات في استنزاف الأوزون ويطلق عليها مسمى المواد المستنفدة للأوزون.
على الرغم من انبعاث المواد المستنفدة للأوزون على سطح الأرض، إلا أنها تنتقل في النهاية إلى طبقة الستراتوسفير في عملية تستغرق من عامين إلى خمسة أعوام.
دفعت المخاوف بشأن تأثيرات المواد المستنفدة للأوزون على طبقة الستراتوسفير العديد من البلدان، بما في ذلك الولايات المتحدة، إلى حظر استخدام مركبات الكلورو فلورو كربون للوقود. ومع ذلك، استمر الإنتاج العالمي من مركبات الكلورو فلورو كربون وغيرها من المواد المستنفدة للأوزون في التزايد بسرعة حيث تم العثور على استخدامات جديدة لهذه المواد الكيميائية في التبريد، وإخماد الحرائق، وعزل الرغوة، وتطبيقات أخرى.
بعض العمليات الطبيعية، مثل الانفجارات البركانية الكبيرة، قد يكون لها تأثير غير مباشر على مستويات الأوزون. على سبيل المثال، لم يؤد ثوران جبل بيناتوبو عام 1991 إلى زيادة تركيزات الكلور في طبقة الستراتوسفير فحسب، ولكنه أنتج كميات هائلة من الجسيمات الدقيقة التي تسمى باسم الهباء الجوي. تعمل هذه الجسيمات على زيادة فعالية الكلور في تدمير الأوزون. يكون الهباء الجوي في طبقة الستراتوسفير وسط يمكن للكلور القائم على مركبات الكلوروفلوروكربون تدمير الأوزون عليه. ومع ذلك، فإن التأثير الناجم عن البراكين منخفض الأمد.
لا تساهم جميع مصادر الكلور والبروم في استنزاف طبقة الأوزون. على سبيل المثال، وجد الباحثون أن الكلور من حمامات السباحة والمصانع الصناعية وملح البحر والبراكين لا يصل إلى طبقة الستراتوسفير. وعلى النقيض من ذلك، فإن المواد المستنفدة للأوزون مستقرة ولا تذوب في المطر. وبالتالي، لا توجد عمليات تزيل المواد المستنفدة للأوزون من الغلاف الجوي.
من الأمثلة على استنزاف الأوزون “الثقب” السنوي للأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية والذي حدث أثناء الربيع في القارة القطبية الجنوبية منذ أوائل ثمانينيات القرن العشرين. وهذا ليس ثقباً حقيقياً بالمعنى الحرفي، بل هو مساحة كبيرة من طبقة الستراتوسفير تحتوي على كميات منخفضة جداً من الأوزون.
تعمل الطبقة الغنية بالأوزون في الغلاف الجوي العلوي كحاجز كوكبي يساعد في حمايتنا من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. وتسمح المناطق التي تعاني من نقص الأوزون بوصول المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض، مما يؤدي لإنخفاض المحاصيل الزراعية فضلاً عن إتلاف النباتات والحيوانات المائية في النظم البيئية الحيوية.
طبقة الأوزون عبر التاريخ
عام 1974
اكتشف الكيميائيون في الولايات المتحدة الأمريكية الرابط بين مركبات الكلورو فلورو كربون وتحلل الأوزون في طبقة الستراتوسفير.
عام 1985
نشر علماء بريطانيون نتائج تركيزات الأوزون المنخفضة بشكل غير طبيعي فوق القارة القطبية الجنوبية.
كما تم الاتفاق على اتفاقية فيينا لحماية طبقة الأوزون.
عام 1987
تم الاتفاق على بروتوكول مونتريال بشأن المواد التي تستنفد طبقة الأوزون.
عام 1989
بدأ العمل بقانون حماية الأوزون وإدارة غازات الاحتباس الحراري الاصطناعية في أستراليا.
عام 1991
بدء التخلص التدريجي من مركبات الكلورو فلورو كربون.
عام 1996
تم التخلص التدريجي من مركبات الهيدروكلورو فلورو كربون المؤثرة على ثقب الأوزون.
بعد اكتشاف الكيميائيان ماريو مولينا وفرانك شيروود رولاند الرابط بين مركبات الكلورو فلورو كربون وتفكك الأوزون في طبقة الستراتوسفير. نشر الجيوفيزيائي جو فارمان، إلى جانب خبراء الأرصاد الجوية نتائج تشير إلى انخفاض غير طبيعي في تركيزات الأوزون فوق القطب الجنوبي.
ووضع بروتوكول مونتريال الأسس بشأن المواد التي تستنفد طبقة الأوزون في عام 1987. حيث يضم البروتوكول التزامات ملزمة للدول بالتخلص التدريجي من إنتاج جميع المواد الرئيسية المستنفذة للأوزون. وتُظهِر البيانات أن تركيزات المواد المستنفذة للأوزون في طبقة الستراتوسفير آخذة في الانخفاض. ونتيجة للتحرك الدولي بعد هذا البروتوكول، من المتوقع أن تتعافى طبقة الأوزون إلى مستويات ما قبل عام 1980 فوق خطوط العرض الوسطى بحلول عام 2050 وفوق المناطق القطبية بحلول عام 2065.
