ثقب الأوزون في القطب الجنوبي يتعافى بفضل خفض استخدام مركبات الكلورو فلورو كربون عالميًا

وتؤكد دراسة جديدة أجراها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن طبقة الأوزون في القارة القطبية الجنوبية بدأت تتعافى، كنتيجة مباشرة للجهود العالمية الرامية إلى الحد من المواد المستنفدة للأوزون.

لقد لاحظ العلماء، بما في ذلك فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، علامات تعافي الأوزون في الماضي. ولكن الدراسة الجديدة هي الأولى التي تظهر، بثقة إحصائية عالية، أن هذا التعافي يرجع في المقام الأول إلى انخفاض المواد المستنفدة للأوزون، وليس إلى تأثيرات أخرى مثل التقلبات الطبيعية في الطقس أو زيادة انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي إلى طبقة الستراتوسفير.

وتقول سوزان سولومون، مؤلفة الدراسة وأستاذة الدراسات البيئية والكيمياء في لي وجيرالدين مارتن: “لقد كان هناك الكثير من الأدلة النوعية التي تظهر أن ثقب الأوزون في القارة القطبية الجنوبية يتحسن.

وهذه هي في الحقيقة أول دراسة تقيس الثقة في تعافي ثقب الأوزون”.

“والخلاصة هي أنه بنسبة ثقة تصل إلى 95%، فإن المنطقة تتعافى. وهو أمر رائع. ويثبت أننا قادرون بالفعل على حل المشاكل البيئية”.

نُشرت الدراسة الجديدة في مجلة Nature .

وكان الطالب المتخرج بيدونج وانج من مجموعة سولومون في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) هو المؤلف الرئيسي.

ومن بين مؤلفيه المشاركين سولومون وعالم الأبحاث في EAPS كين ستون، إلى جانب متعاونين من مؤسسات أخرى متعددة.

جذور استعادة الأوزون

في طبقة الستراتوسفير للأرض، الأوزون هو غاز طبيعي يعمل كنوع من واقي الشمس، ويحمي الكوكب من الأشعة فوق البنفسجية الضارة للشمس.

في عام 1985، اكتشف العلماء “ثقبًا” في طبقة الأوزون فوق القارة القطبية الجنوبية، والذي انفتح أثناء الربيع الجنوبي، بين شهري سبتمبر وديسمبر.

وقد أدى هذا الاستنزاف الموسمي للأوزون إلى السماح للأشعة فوق البنفسجية بالتسرب إلى السطح، مما يؤدي إلى سرطان الجلد وغيره من الآثار الصحية الضارة.

في عام 1986، قادت سولومون، التي كانت تعمل آنذاك في الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، بعثات استكشافية إلى القارة القطبية الجنوبية، حيث جمعت هي وزملاؤها أدلة أكدت بسرعة سبب ثقب الأوزون: مركبات الكلورو فلورو كربون، أو مركبات الكلورو فلورو كربون – وهي مواد كيميائية كانت تستخدم آنذاك في التبريد وتكييف الهواء والعزل ووقود الهباء الجوي.

عندما تنجرف مركبات الكلورو فلورو كربون إلى طبقة الستراتوسفير، فإنها قد تؤدي إلى تحلل الأوزون في ظل ظروف موسمية معينة.

وفي العام التالي، أدت هذه الاكتشافات إلى صياغة بروتوكول مونتريال ــ وهي معاهدة دولية تهدف إلى التخلص التدريجي من إنتاج مركبات الكلورو فلورو كربون وغيرها من المواد المستنفدة للأوزون، على أمل معالجة ثقب الأوزون.

في عام 2016، قاد سولومون دراسة أشارت إلى علامات رئيسية تشير إلى تعافي الأوزون. وبدا أن ثقب الأوزون يتقلص مع كل عام، وخاصة في سبتمبر/أيلول، وهو الوقت من العام الذي ينفتح فيه. ومع ذلك، كانت هذه الملاحظات نوعية.

وأظهرت الدراسة شكوكاً كبيرة بشأن مدى هذا التعافي الذي كان نتيجة للجهود المتضافرة للحد من المواد المستنفدة للأوزون، أو ما إذا كان انكماش ثقب الأوزون نتيجة لقوى أخرى، مثل تقلبات الطقس من عام إلى آخر بسبب ظاهرتي النينيو والنينيا والدوامة القطبية.

ويقول وانج: “على الرغم من أن اكتشاف زيادة ذات دلالة إحصائية في الأوزون أمر بسيط نسبيًا، إلا أن عزو هذه التغييرات إلى قوى محددة يعد أكثر تحديًا”.

الشفاء البشري

وفي دراستهم الجديدة، اتبع فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا نهجًا كميًا لتحديد سبب تعافي الأوزون في القارة القطبية الجنوبية.

واستعار الباحثون طريقة من مجتمع تغير المناخ، تُعرف باسم “البصمة”، والتي كان رائدها كلاوس هاسلمان، الذي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2021 عن هذه التقنية.

في سياق المناخ، يشير مصطلح بصمة المناخ إلى طريقة لعزل تأثير عوامل مناخية محددة، بصرف النظر عن الضوضاء الطبيعية والأرصاد الجوية. وقد طبق هاسلمان بصمة المناخ لتحديد وتأكيد وقياس البصمة البشرية لتغير المناخ.

وقد سعى سولومون ووانج إلى تطبيق أسلوب البصمة البيئية لتحديد إشارة أخرى من صنع الإنسان: تأثير الانخفاض البشري في المواد المستنفدة للأوزون على تعافي ثقب الأوزون.

يقول سولومون: “إن الغلاف الجوي مليء بالتقلبات الفوضوية. وما نحاول اكتشافه هو الإشارة الناشئة إلى تعافي الأوزون في مواجهة هذا النوع من التقلبات، والذي يحدث أيضًا في طبقة الستراتوسفير”.

بدأ الباحثون بمحاكاة الغلاف الجوي للأرض، ثم قاموا بإنشاء “عوالم موازية” متعددة، أو محاكاة لنفس الغلاف الجوي العالمي، في ظل ظروف بداية مختلفة.

على سبيل المثال، قاموا بإجراء عمليات محاكاة في ظل ظروف افترضت عدم حدوث زيادة في الغازات المسببة للانحباس الحراري أو المواد المستنفدة للأوزون.

وفي ظل هذه الظروف، فإن أي تغير في الأوزون لابد وأن يكون نتيجة لتقلبات الطقس الطبيعية.

كما أجروا عمليات محاكاة مع زيادة الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي فقط، فضلاً عن انخفاض المواد المستنفدة للأوزون فقط.

قاموا بمقارنة هذه المحاكاة لمراقبة كيفية تغير الأوزون في طبقة الستراتوسفير في القارة القطبية الجنوبية، مع مرور الفصول، وعبر ارتفاعات مختلفة، استجابة لظروف البداية المختلفة.

ومن خلال هذه المحاكاة، رسم الباحثون خريطة للأوقات والارتفاعات التي تعافى فيها الأوزون من شهر لآخر، على مدى عدة عقود، وحددوا “بصمة” أو نمطًا رئيسيًا لتعافي الأوزون كان يرجع على وجه التحديد إلى ظروف انخفاض المواد المستنفدة للأوزون.

ثم بحث الفريق عن هذه البصمة في عمليات الرصد الفعلية للأقمار الصناعية لثقب الأوزون في القارة القطبية الجنوبية منذ عام 2005 وحتى يومنا هذا.

ووجدوا أنه بمرور الوقت، أصبحت البصمة التي حددوها في عمليات المحاكاة أكثر وضوحًا في عمليات الرصد.

وفي عام 2018، كانت البصمة في أقوى حالاتها، ويمكن للفريق أن يقول بثقة 95% أن تعافي الأوزون كان يرجع في المقام الأول إلى انخفاض المواد المستنفدة للأوزون.

يقول وانج: “بعد 15 عامًا من السجلات الرصدية، نرى هذه الإشارة إلى الضوضاء بنسبة ثقة 95%، مما يشير إلى أن هناك فرصة ضئيلة للغاية لتفسير تشابه النمط المرصود من خلال ضوضاء التباين”.

“إن هذا يمنحنا الثقة في بصمة الكربون، كما يمنحنا الثقة في قدرتنا على حل المشاكل البيئية، وما يمكننا أن نتعلمه من دراسات الأوزون هو كيف يمكن للدول المختلفة أن تلتزم بسرعة بهذه المعاهدات لتقليل الانبعاثات”.

وإذا استمر هذا الاتجاه، وتزايدت قوة بصمة تعافي الأوزون، يتوقع سولومون أن يأتي عام أو عامان قريباً، حين تظل طبقة الأوزون سليمة تماماً، وفي نهاية المطاف، ينبغي أن يظل ثقب الأوزون مغلقاً إلى الأبد.

وتقول: “بحلول عام 2035، قد نشهد عامًا لا يحدث فيه أي استنزاف لثقب الأوزون على الإطلاق في القارة القطبية الجنوبية. وسيكون هذا أمرًا مثيرًا للغاية بالنسبة لي، وسيشهد بعضكم اختفاء ثقب الأوزون تمامًا خلال حياتهم. وقد فعل الناس ذلك”.