شکاف لایه اوزون دوباره به اندازه‌ای عجیب بزرگ شده؛ چه اتفاقی افتاده است؟

در حال حاضر، حفره اوزون بر فراز قطب جنوب به شکلی غیرمعمول بزرگ شده است و این موضوع می‌تواند نشانه‌ای از تغییر در رفتار این شکاف در لایه محافظ زمین باشد.

در تاریخ ۲۰ سپتامبر، وسعت حفره اوزون قطب جنوب به نقطه اوج خود یعنی ۱۰.۶ میلیون مایل مربع (۲۷.۴ میلیون کیلومتر مربع) رسید که دومین وسعت بزرگِ ثبت‌شده برای این مقطع از سال به شمار می‌رود.

داده‌های «سرویس نظارت بر اتمسفر کوپرنیک» (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) نشان می‌دهد آخرین باری که این حفره تا این حد بزرگ شده بود، به اکتبر ۲۰۱۵ بازمی‌گردد؛ زمانی که وسعت آن به رقم خیره‌کننده ۱۰.۸ میلیون مایل مربع (۲۷.۹ میلیون کیلومتر مربع) رسید. اما با وجود شواهدی که به دانشمندان نشان می‌دهند لایه اوزون — سپری که حیات روی زمین را در برابر تشعشعات مضر فرابنفش خورشید محافظت می‌کند — طبق انتظارات در حال ترمیمِ آسیب‌های ناشی از مواد شیمیاییِ ساخت انسان در قرن بیستم است، چرا حفره آن امسال تا این حد بزرگ شده است؟

کارشناسان در گفتگو با رسانه Live Science اعلام کردند که وسعت این حفره ناشی از کاهش شدید دما در لایه استراتوسفر است، اما این احتمال نیز وجود دارد که ما شاهد یک روند بلندمدتِ جدید از شکل‌گیری حفره‌های بزرگ و ماندگار باشیم.

هانا کِسِنیچ، فیزیکدان مقطع فوق‌دکتری در دانشگاه اوتاگو در نیوزیلند که با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و یک مدل کامپیوتری، وسعت حفره اوزون در سال ۲۰۲۶ را پیش‌بینی کرده بود، طی ایمیلی به لایو ساینس گفت: «حفره اوزونِ امسال نباید دلیلی برای نگرانی و وحشت باشد. با این حال، هنوز پرسش‌های بی‌پاسخ بسیاری وجود دارد و این موضوعی است که باید به دقت آن را زیر نظر داشته باشیم.»

پیش‌بینی‌های دقیق

جدیدترین آمار ارائه‌شده از سوی سرویس نظارت بر اتمسفر کوپرنیک نشان می‌دهد که وسعت حفره اوزون قطب جنوب از تاریخ ۲۰ سپتامبر به حدود ۸.۹ میلیون مایل مربع (۲۳ میلیون کیلومتر مربع) کاهش یافته است؛ موضوعی که شکستن رکورد سال ۲۰۱۵ در سال جاری را بعید می‌سازد. با این حال، به گفته کسنیچ، دانشمندان بر این باورند که این حفره طی هفته‌های آینده همچنان بزرگ باقی مانده و با نوساناتی همراه خواهد بود.

حفره اوزون بر فراز قطب جنوب، هرساله در طول فصول زمستان و بهارِ نیمکره جنوبی گسترش می‌یابد. این حفره معمولاً بین اواسط سپتامبر و اوایل اکتبر به بزرگ‌ترین حد خود می‌رسد؛ زمانی که دمای استراتوسفر همچنان در نقطه انجماد است و نور خورشید پس از ماه‌ها تاریکی، برای نخستین بار به این قاره یخ‌زده می‌تابد. سپس، با ترکیب شدنِ هوای غنی از اوزونِ اطراف با این منطقه تخلیه‌شده، این حفره تا اواخر ژانویه دوباره کوچک می‌شود.

شکل‌گیری حفره اوزون در قطب جنوب، نتیجه انتشار گازهای مخربِ «کلروفلوئوروکربن» (CFC) بین دهه ۱۹۳۰ تا اواخر دهه ۱۹۸۰ میلادی بوده است. این مواد شیمیایی غلظت کلر را در استراتوسفر افزایش داده و در نتیجه واکنشی را تسریع کردند که منجر به تخریب لایه اوزون می‌شود. اگرچه کشورهای جهان پروتکل مونترال (Montreal Protocol) را برای توقف تدریجی استفاده از CFCها از سال ۱۹۸۹ امضا کردند، اما پژوهشگران تخمین می‌زنند که از آنجایی که طول عمر جویِ CFCهای اصلی بین ۵۰ تا ۱۰۰ سال است، ترمیم کامل این حفره ممکن است شش دهه به طول انجامد.

لایه اوزون به دلیل شرایط به شدت سرد در استراتوسفرِ قطبی، به‌ویژه بر فراز قطب جنوب آسیب‌پذیرتر است. دمای زیر منفی ۱۰۸ درجه فارنهایت (منفی ۷۸ درجه سانتی‌گراد) باعث تشکیل ابرهایی در ارتفاعات بالا می‌شود که سطوح یخی آن‌ها در حضور نور خورشید، کلر غیرفعال را به شکل مخربِ اوزون تبدیل می‌کند. این شرایط به این گستردگی در قطب شمال وجود ندارد، زیرا هوای گرم‌تر از عرض‌های جغرافیاییِ میانی، بسیار راحت‌تر از هوای قطب جنوب با هوای سرد قطب شمال ترکیب می‌شود و در نتیجه از تشکیل این ابرهای مرتفع جلوگیری می‌کند.

تغییرات در گردباد قطبی

حفره بزرگِ اوزون در سال جاری، ناشی از یک «گردباد قطبی» (Polar vortex) بسیار قدرتمند است؛ دیواره‌ای از باد که در فصل زمستان قطب جنوب و اقیانوس منجمد جنوبی را احاطه کرده و هوای سرد را بر فراز این قاره حبس می‌کند. این گردباد قطبی شرایطی سردتر از حد معمول را در استراتوسفر قطب جنوب ایجاد کرده و رشد حفره اوزون را سرعت بخشیده است.

ما باید به روندهای بلندمدت نگاه کنیم؛ این معیارها همچنان به ما نشان می‌دهند که حفره اوزون طبق انتظارات، به آرامی در حال ترمیم است.

سوزان سالومون، استاد شیمی و مطالعات محیط زیست در موسسه فناوری ماساچوست (MIT)

سوزان سالومون (Susan Solomon)، استاد شیمی و مطالعات محیط زیست در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و از XNET مطالعه حفره اوزون قطب جنوب در دهه ۱۹۸۰، در این باره می‌گوید که پژوهشگران افزایش کلرِ واکنش‌پذیر را تشخیص نداده‌اند، اما گردباد قطبیِ سردتر، نسبت به حالت معمول، تخریب بیشتری در لایه اوزون ایجاد کرده است.

کسنیچ تصریح کرد که اندازه حفره اوزون در سال جاری به احتمال زیاد نتیجه تنوع و تغییرات طبیعی در دینامیک (پویایی) جو است.

سالومون نیز در ایمیلی به لایو ساینس توضیح داد

ما انتظار داریم اندازه این حفره از سالی به سال دیگر با فراز و نشیب‌هایی همراه باشد. یک یا چند سال بزرگ‌تر یا کوچک‌تر شدن این حفره، چیزی درباره از بین رفتن یا ترمیم اوزون به ما نمی‌گوید؛ این صرفاً یک نوسان طبیعی است. ما باید به روندهای بلندمدت نگاه کنیم و این معیارها همچنان به ما نشان می‌دهند که حفره اوزون طبق انتظارات، به آرامی در حال ترمیم است.

نکته امیدوارکننده دیگر این است که حفره اوزون علی‌رغم وسعت زیاد، به اندازه سال‌های گذشته «نازک» نشده است. وسعت این حفره بر اساس مساحت منطقه‌ای بر فراز قاره محاسبه می‌شود که مقادیر اوزون در آن زیر ۲۲۰ واحد دابسون (Dobson units) باشد؛ واحدی برای اندازه‌گیری تعداد مولکول‌های اوزون در یک ستون عمودی در جو زمین. کسنیچ و همکارانش در مقاله‌ای در نشریه The Conversation نوشتند که اگرچه مساحت حفره اوزون امسال بسیار بزرگ است، اما مقادیر اوزون به اندازه سال‌هایی که پیش‌تر شاهد حفره‌های بزرگ بوده‌ایم، افت نکرده است؛ این امر نشان می‌دهد که در مقایسه با آن سال‌ها، میزان اوزونِ «از دست‌رفته» از این حفره کمتر است.

با این وجود، کسنیچ هشدار می‌دهد که این احتمال نیز وجود دارد که ما وارد یک روند بلندمدتِ جدید از حفره‌های بزرگِ اوزون شده باشیم که تا اواخر بهار دوام می‌آورند. او و همکارانش در این مقاله نوشتند که تغییرات در دینامیک جویِ جهانی که ارتباطی به گازهای CFC ندارند، می‌توانند احتمال شکل‌گیری حفره‌های ماندگارتر را افزایش دهند.

کسنیچ افزود شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد تغییرات اقلیمی به مرور زمان گردباد قطبیِ جنوب را تقویت خواهد کرد؛ اتفاقی که می‌تواند به کاهش بیشتر دما در استراتوسفر و تخریب گسترده‌تر اوزون در فصل بهار منجر شود. وی خاطرنشان کرد که اگر گردباد قطبیِ امسال همچنان قدرتمند باقی بماند، حفره اوزون می‌تواند تا ماه نوامبر نیز بزرگ بماند.

او در پایان گفت

هنوز برای نتیجه‌گیری درباره اینکه چه عواملی باعث تغییرات دینامیکی در سال‌های اخیر شده‌اند، خیلی زود است و این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.