طبقة الأوزون هي أحدى طبقات الجو العليا التي تساهم في تقليل كميات الأشعة فوق البنفسجية المتجهة إلى كوكب الأرض من أشعة الشمس.
ولقد تعرضت هذه الطبقة في الوقت الراهن لبعض الثقوب بسبب بعض الملوثات كعوادم السيارات ودخان المصانع وغازات التبريد القديمة مما جعلنا نتخذ بعض الإجراءات لتقليل هذه الملوثات وحماية طبقة الأوزون.
طبقة الأوزون، وتسمى أيضًا بغلاف الأوزون، منطقة الغلاف الجوي العلوي، بين 15 و 35 كم تقريبًا (9 و 22 ميلًا) فوق سطح الأرض، وتحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من جزيئات الأوزون (O3).
يحدث ما يقرب من 90 في المائة من الأوزون في الغلاف الجوي في الستراتوسفير، وتمتد المنطقة من 10-18 كم (6-11 ميلاً) إلى حوالي 50 كم (حوالي 30 ميلاً) فوق سطح الأرض.
ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي في الستراتوسفير بارتفاع متزايد، وهي ظاهرة تنشأ عن امتصاص طبقة الأوزون للإشعاع الشمسي.
تحجب طبقة الأوزون بشكل فعال جميع الإشعاعات الشمسية ذات الأطوال الموجية التي تقل عن 290 نانومتر تقريبًا من الوصول إلى سطح الأرض، بما في ذلك أنواع معينة من الأشعة فوق البنفسجية وأشكال أخرى من الإشعاع التي يمكن أن تصيب أو تقتل معظم الكائنات الحية.
الموقع في الغلاف الجوي للأرض:
في خطوط العرض الوسطى تحدث ذروة تركيزات الأوزون على ارتفاعات من 20 إلى 25 كم (حوالي 12 إلى 16 ميلاً).
تم العثور على تركيزات الذروة على ارتفاعات من 26 إلى 28 كم (حوالي 16 إلى 17 ميلاً) في المناطق الاستوائية ومن حوالي 12 إلى 20 كم (حوالي 7 إلى 12 ميلاً) نحو القطبين.
وينتج الارتفاع المنخفض لمنطقة تركيز الذروة في خطوط العرض المرتفعة إلى حد كبير عن عمليات النقل الجوي ذات القطبين والأسفل التي تحدث في خطوط العرض المتوسطة والعالية وانخفاض الارتفاع في التروبوبوز (المنطقة الانتقالية بين التروبوسفير والستراتوسفير).
تحدث معظم الأوزون المتبقي في طبقة التروبوسفير، وهي طبقة الغلاف الجوي التي تمتد من سطح الأرض إلى الستراتوسفير.
ينتج الأوزون القريب من السطح غالبًا عن التفاعلات بين بعض الملوثات (مثل أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة)، وضوء الشمس القوي، والطقس الحار.
إنه أحد المكونات الأساسية في الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي، وهي ظاهرة تصيب العديد من المناطق الحضرية والضواحي حول العالم، خاصة خلال أشهر الصيف.
إنشاء وتدمير الأوزون:
ينتج إنتاج الأوزون في طبقة الستراتوسفير في المقام الأول من كسر الروابط الكيميائية داخل جزيئات الأكسجين (O2) بواسطة الفوتونات الشمسية عالية الطاقة.
تؤدي هذه العملية، المسماة التفكك الضوئي، إلى إطلاق ذرات أكسجين مفردة، والتي تتحد فيما بعد مع جزيئات الأكسجين السليمة لتكوين الأوزون.
سمح ارتفاع تركيزات الأكسجين في الغلاف الجوي قبل نحو ملياري سنة للأوزون بالتراكم في الغلاف الجوي للأرض، وهي عملية أدت تدريجياً إلى تكوين الستراتوسفير.
يعتقد العلماء أن تكوين طبقة الأوزون لعب دورًا مهمًا في تطوير الحياة على الأرض من خلال فحص المستويات القاتلة من الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية بين 315 و 280 نانومتر) وبالتالي تسهيل هجرة أشكال الحياة من المحيطات على الأرض.
تتفاوت كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير بشكل طبيعي على مدار العام نتيجة للعمليات الكيميائية التي تنتج وتدمير جزيئات الأوزون ونتيجة للرياح وعمليات النقل الأخرى التي تنقل جزيئات الأوزون حول الكوكب.
على مدار عدة عقود، غيرت الأنشطة البشرية بشكل كبير طبقة الأوزون.
استنفاد الأوزون، وهو الانخفاض العالمي في الأوزون الستراتوسفيري الذي لوحظ منذ السبعينيات، هو الأكثر وضوحًا في المناطق القطبية ، وهو مرتبط جيدًا بزيادة الكلور والبروم في الستراتوسفير.
هذه المواد الكيميائية، بمجرد تحريرها من الأشعة فوق البنفسجية من مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) والهالوكربونات الأخرى (مركبات الكربون الهالوجينية) التي تحتوي عليها، تدمر الأوزون عن طريق نزع ذرات الأكسجين الفردية من جزيئات الأوزون.
الاستنفاد واسع النطاق لدرجة أن ما يسمى بثقوب الأوزون (مناطق ذات تغطية الأوزون منخفضة بشدة) تتشكل فوق القطبين خلال بداية مواسم الربيع الخاصة بها.
تظهر أكبر حفرة من هذا النوع - والتي امتدت على أكثر من 20.7 مليون كيلومتر مربع (8 ملايين ميل مربع) على أساس ثابت منذ عام 1992 - سنويًا فوق القارة القطبية الجنوبية بين سبتمبر ونوفمبر.
مع انخفاض كمية الأوزون الاستراتوسفيري، يصل المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض، ويخشى العلماء من أن مثل هذه الزيادات يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة على النظم البيئية وصحة الإنسان.
كان القلق بشأن التعرض لمستويات ضارة بيولوجيًا من الأشعة فوق البنفسجية هو المحرك الرئيسي لوضع المعاهدات الدولية مثل بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون وتعديلاته، المصممة لحماية طبقة الأوزون على الأرض.
يُعتقد أن الامتثال للمعاهدات الدولية التي تخلصت تدريجياً من إنتاج وتسليم العديد من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون، إلى جانب التبريد العلوي في الستراتوسفير بسبب زيادة ثاني أكسيد الكربون، قد ساهم في تقلص ثقوب الأوزون فوق القطبين وإلى ارتفاع طفيف في طبقة الأوزون الستراتوسفيرية المستويات 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 التي تحققت في مستويات الأوزون في الستراتوسفير لم تحدث إلا في الجزء العلوي من الستراتوسفير، مع انخفاض في تركيزات الأوزون في الجزء العلوي من الستراتوسفير يتجاوز الزيادات في الستراتوسفير العلوي.
طبقة الأوزون، وتسمى أيضًا بغلاف الأوزون، منطقة الغلاف الجوي العلوي، بين 15 و 35 كم تقريبًا (9 و 22 ميلًا) فوق سطح الأرض، وتحتوي على تركيزات عالية نسبيًا من جزيئات الأوزون (O3).
يحدث ما يقرب من 90 في المائة من الأوزون في الغلاف الجوي في الستراتوسفير، وتمتد المنطقة من 10-18 كم (6-11 ميلاً) إلى حوالي 50 كم (حوالي 30 ميلاً) فوق سطح الأرض.
ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي في الستراتوسفير بارتفاع متزايد، وهي ظاهرة تنشأ عن امتصاص طبقة الأوزون للإشعاع الشمسي.
تحجب طبقة الأوزون بشكل فعال جميع الإشعاعات الشمسية ذات الأطوال الموجية التي تقل عن 290 نانومتر تقريبًا من الوصول إلى سطح الأرض، بما في ذلك أنواع معينة من الأشعة فوق البنفسجية وأشكال أخرى من الإشعاع التي يمكن أن تصيب أو تقتل معظم الكائنات الحية.
الموقع في الغلاف الجوي للأرض:
في خطوط العرض الوسطى تحدث ذروة تركيزات الأوزون على ارتفاعات من 20 إلى 25 كم (حوالي 12 إلى 16 ميلاً).
تم العثور على تركيزات الذروة على ارتفاعات من 26 إلى 28 كم (حوالي 16 إلى 17 ميلاً) في المناطق الاستوائية ومن حوالي 12 إلى 20 كم (حوالي 7 إلى 12 ميلاً) نحو القطبين.
وينتج الارتفاع المنخفض لمنطقة تركيز الذروة في خطوط العرض المرتفعة إلى حد كبير عن عمليات النقل الجوي ذات القطبين والأسفل التي تحدث في خطوط العرض المتوسطة والعالية وانخفاض الارتفاع في التروبوبوز (المنطقة الانتقالية بين التروبوسفير والستراتوسفير).
تحدث معظم الأوزون المتبقي في طبقة التروبوسفير، وهي طبقة الغلاف الجوي التي تمتد من سطح الأرض إلى الستراتوسفير.
ينتج الأوزون القريب من السطح غالبًا عن التفاعلات بين بعض الملوثات (مثل أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة)، وضوء الشمس القوي، والطقس الحار.
إنه أحد المكونات الأساسية في الضباب الدخاني الكيميائي الضوئي، وهي ظاهرة تصيب العديد من المناطق الحضرية والضواحي حول العالم، خاصة خلال أشهر الصيف.
إنشاء وتدمير الأوزون:
ينتج إنتاج الأوزون في طبقة الستراتوسفير في المقام الأول من كسر الروابط الكيميائية داخل جزيئات الأكسجين (O2) بواسطة الفوتونات الشمسية عالية الطاقة.
تؤدي هذه العملية، المسماة التفكك الضوئي، إلى إطلاق ذرات أكسجين مفردة، والتي تتحد فيما بعد مع جزيئات الأكسجين السليمة لتكوين الأوزون.
سمح ارتفاع تركيزات الأكسجين في الغلاف الجوي قبل نحو ملياري سنة للأوزون بالتراكم في الغلاف الجوي للأرض، وهي عملية أدت تدريجياً إلى تكوين الستراتوسفير.
يعتقد العلماء أن تكوين طبقة الأوزون لعب دورًا مهمًا في تطوير الحياة على الأرض من خلال فحص المستويات القاتلة من الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية بين 315 و 280 نانومتر) وبالتالي تسهيل هجرة أشكال الحياة من المحيطات على الأرض.
تتفاوت كمية الأوزون في طبقة الستراتوسفير بشكل طبيعي على مدار العام نتيجة للعمليات الكيميائية التي تنتج وتدمير جزيئات الأوزون ونتيجة للرياح وعمليات النقل الأخرى التي تنقل جزيئات الأوزون حول الكوكب.
على مدار عدة عقود، غيرت الأنشطة البشرية بشكل كبير طبقة الأوزون.
استنفاد الأوزون، وهو الانخفاض العالمي في الأوزون الستراتوسفيري الذي لوحظ منذ السبعينيات، هو الأكثر وضوحًا في المناطق القطبية ، وهو مرتبط جيدًا بزيادة الكلور والبروم في الستراتوسفير.
هذه المواد الكيميائية، بمجرد تحريرها من الأشعة فوق البنفسجية من مركبات الكربون الكلورية فلورية (CFCs) والهالوكربونات الأخرى (مركبات الكربون الهالوجينية) التي تحتوي عليها، تدمر الأوزون عن طريق نزع ذرات الأكسجين الفردية من جزيئات الأوزون.
الاستنفاد واسع النطاق لدرجة أن ما يسمى بثقوب الأوزون (مناطق ذات تغطية الأوزون منخفضة بشدة) تتشكل فوق القطبين خلال بداية مواسم الربيع الخاصة بها.
تظهر أكبر حفرة من هذا النوع - والتي امتدت على أكثر من 20.7 مليون كيلومتر مربع (8 ملايين ميل مربع) على أساس ثابت منذ عام 1992 - سنويًا فوق القارة القطبية الجنوبية بين سبتمبر ونوفمبر.
مع انخفاض كمية الأوزون الاستراتوسفيري، يصل المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض، ويخشى العلماء من أن مثل هذه الزيادات يمكن أن يكون لها تأثيرات كبيرة على النظم البيئية وصحة الإنسان.
كان القلق بشأن التعرض لمستويات ضارة بيولوجيًا من الأشعة فوق البنفسجية هو المحرك الرئيسي لوضع المعاهدات الدولية مثل بروتوكول مونتريال بشأن المواد المستنفدة لطبقة الأوزون وتعديلاته، المصممة لحماية طبقة الأوزون على الأرض.
يُعتقد أن الامتثال للمعاهدات الدولية التي تخلصت تدريجياً من إنتاج وتسليم العديد من المواد الكيميائية المستنفدة للأوزون، إلى جانب التبريد العلوي في الستراتوسفير بسبب زيادة ثاني أكسيد الكربون، قد ساهم في تقلص ثقوب الأوزون فوق القطبين وإلى ارتفاع طفيف في طبقة الأوزون الستراتوسفيرية المستويات 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 التي تحققت في مستويات الأوزون في الستراتوسفير لم تحدث إلا في الجزء العلوي من الستراتوسفير، مع انخفاض في تركيزات الأوزون في الجزء العلوي من الستراتوسفير يتجاوز الزيادات في الستراتوسفير العلوي.
التسميات
أيونات سالبة