ارتفاع درجات الحرارة القوي قد يقلل الأوزون الأرضي في نصف الكرة الشمالي

غالبًا ما تتزامن فترات الحرارة الشديدة مع ارتفاع مستويات الأوزون الأرضي، وهو ملوث يسبب تهيج الرئة ويضر بالبشر والمحاصيل والأنظمة البيئية.

لكن دراسة نموذجية جديدة قادها مركز الأبحاث “فورشونجسنتروم يوليش” تحمل مفاجأة: إذا استمر الاحتباس الحراري في التصاعد، قد ينخفض الأوزون السطحي عبر مناطق واسعة من نصف الكرة الشمالي.

لا تلغي هذه الدراسة ما نعرفه عن العلاقة بين الحرارة وأيام الضباب الدخاني اليوم، لكنها تكشف كيف يمكن أن تعيد التغيرات المستقبلية في درجات الحرارة والرطوبة تشكيل كيمياء الأوزون بطرق غير متوقعة.

الدراسة منشورة في مجلة npj Clean Air.

نمذجة كيمياء الهواء المستقبلية

استخدم الباحثون أسلوبًا مبتكرًا يُعرف بـ”النهج القصصي”، حيث أجروا محاكاة مناخية لسيناريوهات محتملة تحت تأثير احتباس حراري أقوى مع تثبيت الانبعاثات، مما سمح لهم بعزل التأثيرات المباشرة للحرارة والرطوبة، بعيدًا عن التغيرات في تلوث الهواء.

استندت السيناريوهات إلى أنماط الطقس خلال صيف أوروبا الحار استثنائي بين 2018 و2020، وطرحوا سؤالاً بسيطًا: “ما تأثير الاحتباس الحراري على تلوث الأوزون؟”، وفقًا لما قالته المؤلفة الرئيسية تمارا إيمريشس.

في مجموعة من المحاكاة، ارتفعت درجات الحرارة العالمية بمقدار +2 درجة مئوية مقارنة بعصر ما قبل الصناعة، وفي مجموعة أخرى بمقدار +2.75 درجة مئوية.

الحرارة تسرع تكوين الأوزون

عند +2 درجة مئوية، يتصرف النموذج كما يتوقع العلماء: فالهواء الأكثر دفئًا يسرع التفاعلات الضوئية التي تولد الأوزون من الغازات الأولية.

وتُظهر النباتات، التي تعاني من الجفاف والحرارة، ميلًا لإغلاق المسام (الثغور) التي تمتص الملوثات، مما يقلل من تنقية الهواء.

كما يزيد انبعاث المركبات العضوية المتطايرة من النباتات في الأجواء الحارة، مما يعزز تكوين الأوزون. النتيجة في كثير من المناطق: ارتفاع الأوزون السطحي.

لكن عند +2.75 درجة مئوية، يحدث تغير مفاجئ: ينخفض تركيز الأوزون الخلفي بشكل ملحوظ في مناطق واسعة من نصف الكرة الشمالي.

تُعزى هذه الظاهرة إلى زيادة الرطوبة في الجو، التي تسرع تحلل الأوزون في الطبقات العليا، مما يقلل من وصوله إلى السطح.

“يصبح هذا التأثير أكثر بروزًا عند ارتفاع درجات الحرارة”، قالت إيمريشس، مضيفة أن النتيجة صافية لانخفاض تلوث الأوزون بالقرب من الأرض.

النباتات تلعب دورًا مزدوجًا

تعتبر النباتات عاملاً محوريًا، إذ تمتص الأوزون عبر أوراقها وتبريد المحيط عبر التبخر.

لكن في ظروف الجفاف أو الإجهاد بالأوزون، تغلق النباتات مسامها للحفاظ على الماء، مما يقلل التبريد وامتصاص الملوثات.

قال الباحث دومينيكو تارابوريللي: “تظهر دراستنا أن استجابة النباتات للإجهاد عوامل مركزية ومُستهان بها سابقًا في تطور تلوث الأوزون مستقبلاً.”

تغيرات الأوزون تؤثر على الأنظمة البيئية

تحمل هذه التغيرات الكيميائية والبيولوجية عواقب واقعية: عند +2 درجة مئوية، يرتفع معدل الوفيات المرتبطة بالأوزون عالميًا.

أما عند +2.75 درجة مئوية، فتتراجع تلك الوفيات، خصوصًا في أوروبا والهند.

تتوقع المحاكاة زيادة امتصاص الأوزون من قبل النباتات في مناطق معينة مثل الغابات الشمالية، مما يؤثر على توازن الإجهاد النباتي وإزالة الملوثات.

عوامل متعددة تتحكم في نقاء الهواء

الرسالة ليست أن الحرارة الأعلى أفضل، بل أن تفاعلات المناخ والطقس والكيمياء والبيئة معقدة ولا تسير بخطوط مستقيمة.

قال تارابوريللي: “النهج القصصي يوضح أن كل جانب من جوانب التغير المناخي نتيجة لتداخل كبير لعوامل متعددة، ومن الصعب دراستها منفردة.”

بتثبيت الانبعاثات في تجاربهم، أبرز الباحثون مدى تأثير العوامل الجوية والبيولوجية فقط في تقلبات جودة الهواء.

التحضير لمفاجآت الهواء المستقبلية

تقدم النتائج رؤية أوضح للمخططين ووكالات الصحة للتكيف الإقليمي، حيث يمكن أن تقلبات الرطوبة واستجابة النباتات للإجهاد تحوّل اتجاهات الأوزون مع التدفئة القوية، مما يفرض مراجعة خطط الصحة العامة، حماية المحاصيل، وإدارة الغابات.

قال تارابوريللي: “يُظهر البحث أن الاحتباس الحراري القوي قد يحمل آثارًا إيجابية أحيانًا على جودة الهواء، كما في حالة الأوزون.”

لكن لا يُقصد بذلك أن ارتفاع درجات الحرارة استراتيجية للهواء النظيف، فمخاطر الحرارة الشديدة تمتد لتشمل موجات حر قاتلة، دخان حرائق الغابات، وخسائر المحاصيل.

تُبرز الدراسة أن مستقبل جودة الهواء لا يعتمد فقط على خفض الانبعاثات، بل على الكيمياء المتطورة في أجواء أكثر دفئًا ورطوبة، وكيف تستجيب النباتات عبر المناظر الطبيعية.

فهم هذه الروابط اليوم يمكّن من حماية صحة الإنسان والأنظمة البيئية بشكل أدق وأكثر فعالية غدًا.