لایه اوزون چیست و چکار می کند؟

تقریباً ۴۰ سال از زمان کشف سوراخ در لایه اوزون توسط دانشمندان می گذرد و اکنون “ضدآفتاب” زمین نشانه‌های امیدوارکننده‌ای از بهبودی را نشان می‌دهد. بر اساس مطالعات مرکز پرواز فضایی گوداردِ ناسا، غلظت اوزون بر روی قطب شمال در ماه مارس امسال به رکورد بالایی رسیده است.

هوای گرمتر و جریان جت کندتر به این معنی است که این لایه محافظ گازی ۱۴.۵ درصد ضخیم تر از میانگین دوران پس از سال ۱۹۸۰ شده است. محققان می گویند که ممنوعیت کلروفلوئوروکربن ها (CFCها) در پروتکل ۱۹۸۹ مونترال به این معنی است که اکنون لایه اوزون در مسیر بهبود کامل تا سال ۲۰۴۵ قرار دارد.

دکتر پل نیومن، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید: «افزایش اوزون داستانی مثبت است، زیرا برای محیط‌زیست خوب است و اخبار دلگرم‌کننده‌ای مبنی بر اینکه توافق جهانی پروتکل مونترال نتایج مثبتی را به همراه دارد.»

لایه اوزون پوششی از گاز اوزون است – مولکولی متشکل از سه اتم اکسیژن – که سراسر سیاره را در خود احاطه کرده است. این لایه گازی در اتمسفر فوقانی، اشعه مضر UVB خورشید را جذب می کند و از زندگی مردم زمین در برابر سرطان، سوختگی و کوری محافظت می کند.

با این حال، در سال ۱۹۸۵، دانشمندان بریتانیایی متوجه شدند که فعالیت های مخرب انسان بخشی از لایه اوزون را سوزانده و یک سوراخ باز در این لایه بر فراز قطب ها ایجاد کرده است. در سال ۱۹۸۹، پروتکل مونترال استفاده از CFCها را غیرقانونی اعلام کرد، ماده ای شیمیایی که عمدتاً مسئول تخریب لایه اوزون است، اما لایه اوزون از آن زمان تاکنون هنوز احیا نشده است.

اکنون، دانشمندان ناسا به کشف دلگرم کننده ای دست یافته اند مبنی بر این که غلظت اوزون بر روی قطب شمال در ماه مارس به رکورد بالایی رسیده است. ضخامت لایه اوزون با استفاده از یک معیار به نام واحدهای دابسون اندازه گیری می شود که به مقدار اوزون در ستونی از هوا که از زمین به فضا امتداد می یابد اشاره دارد.

یک واحد دابسون (DU) تعداد مولکول‌های اوزون مورد نیاز برای ایجاد یک لایه ضخیم ۰.۰۱ میلی‌متری در دمای ۰ درجه سانتی‌گراد در سطح دریا است. در ماه مارس امسال، لایه اوزون بالای قطب شمال به میانگین ماهانه ۴۷۷ دابسون رسید.

این عدد ۶ واحد دابسون بالاتر از رکورد ماهانه قبلی و ۶۰ دابسون بیشتر از میانگین دوره بین سال های ۱۹۷۹ تا ۲۰۲۳ است. در ۱۲ مارس، لایه اوزون به رکورد جدیدی ضخامت ۴۹۹ دابسون نیز رسید. پس از رسیدن به اوج در ماه مارس، سطح لایه اوزون بسیار بالاتر از میانگین باقی ماند – و رکورد میانگین ماهانه در ماه های می، ژوئن، جولای و آگوست را شکست.

این یک نکته مثبت بزرگ برای حیات روی زمین است زیرا تخریب لایه اوزون باعث می شود تا اشعه ماوراء بنفش آنقدر سیاره را بمباران کند که اکنون حیوانات در معرض خطر آفتاب سوختگی قرار دارند.

در ماه مارس، محققان برآورد کردند که شاخص UV شش تا هفت درصد در قطب شمال و دو تا شش درصد در عرض‌های جغرافیایی میانی نیمکره شمالی کمتر است. این تغییر قابل توجهی نسبت به مارس ۲۰۲۰ است، زمانی که دانشمندان دریافتند که حفره اوزون بر فراز قطب شمال به اندازه ای بی سابقه باز شده است – که گرم شدن سریع منطقه را در پی داشت.

در مقاله ای که در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است، محققان استدلال می کنند که این به دلیل سیستم های آب و هوایی جهانی است که توزیع اتمسفر را در طول زمستان تغییر می دهد.

زمستان گذشته، «امواج در مقیاس سیاره‌ای» به نام امواج راسبی در اتمسفر فوقانی حرکت کردند و جریان جت را که در قطب شمال می‌چرخد، کند کردند. این باعث شد که هوا از عرض های جغرافیایی بالاتر به سمت قطب شمال حرکت کند و اوزون بیشتری را به منطقه بالای قطب شمال بکشاند.

علاوه بر این، این امواج که به اندازه یک سیاره هستند، گرداب قطبی را کندتر کرده و منطقه قطبی را گرم می کنند که خود شرایطی را که منجر به تخریب لایه اوزون می شود، از بین می برد.

دکتر نیومن می گوید: «سطح اوزون قطب شمال با کاهش مستقیم اوزون توسط ترکیبات کلر و برم و انتقال اوزون کنترل می شود. برای سناریوی قبلی، دما برای کاهش زیاد بسیار گرم بود».

این منجر به دوره ای شده است که در آن اوزون بیشتری نسبت به قطب شمال وارد می شود تا مقداری که از آن تخلیه می شود که یک لایه اوزون فوق العاده ضخیم ایجاد می کند. با این حال، دکتر نیومن خاطرنشان می کند که اگر اقدامات انسانی نبود، این رکورد نمی توانست شکسته شود.

دکتر نیومنز می‌گوید: «تصور می‌شود که تغییرات آب و هوایی بر قدرت و پایداری گرداب قطبی استراتوسفر تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، انتظار می رود که اوزون جهانی به دلیل پروتکل مونترال به آرامی افزایش یابد. ترکیب این دو عامل شرایط مطلوبی را برای مقادیر بالاتر اوزون قطبی ایجاد خواهد کرد».

این دوره مطلوب تر در نیمکره جنوبی نیز انعکاس است، جایی که دانشمندان دریافتند که سوراخ اوزون دیرتر تشکیل شده و کوچکتر از حد متوسط ​​است. درست مانند شمال، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که این به دلیل یک گرداب قطبی ضعیف تر و دمای گرمتر است.

این نتایج احیای لایه اوزون را در توافق با بالاترین حد حداکثر پیش بینی ها قرار می دهد. برخی از مدل‌ها تخمین می‌زنند که یک در هشت شانس بالاترین میزان احیای لایه اوزون تا سال ۲۰۲۵ وجود دارد و سال‌های رکوردشکن بیشتری در آینده پیش‌بینی می‌شود. این بدان معناست که انتظار می رود لایه اوزون تا سال ۲۰۴۵ به سطح قبل از دهه ۱۹۸۰ بازگردد.