چرا سوراخ ازون جنوبگان امسال به‌شکلی غیرعادی بزرگ شد؟

سوراخ لایه ازون بر فراز جنوبگان، امسال به یکی از بزرگ‌ترین اندازه‌های ثبت‌شده خود در این زمان از سال رسیده است؛ اتفاقی که با وجود نشانه‌های بهبود لایه محافظ زمین، پرسش‌هایی درباره روند ترمیم ازون مطرح می‌کند. این حفره در ۲۰ سپتامبر به وسعت ۲۷٫۴ میلیون کیلومتر مربع رسید و دومین اندازه بزرگ ثبت‌شده برای این زمان از سال را به نام خود ثبت کرد. بااین‌حال، دانشمندان می‌گویند بزرگی حفره‌ی امسال به‌تنهایی نشانه‌ی توقف روند ترمیم لایه ازون نیست.

به‌گزارشلایو‌ساینسآخرین بار در اکتبر ۲۰۱۵ حفره اوزون به چنین وسعتی رسیده بود. بر اساس داده‌های سرویس پایش جو کوپرنیک، در آن زمان مساحت حفره به ۲۷٫۹ میلیون کیلومتر مربع رسید. تفاوت امسال این است که گسترش حفره با وجود پیشرفت‌های حاصل‌شده در کاهش مواد شیمیایی مخرب اوزون، بار دیگر توجه پژوهشگران را به شرایط جوی جنوبگان جلب کرده است.

هانا کسنیش، فیزیک‌دان پسادکتری در دانشگاه اوتاگو در نیوزیلند که وسعت حفره اوزون سال ۲۰۲۶ را با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و یک مدل رایانه‌ای پیش‌بینی کرده بود، می‌گوید: «حفره اوزون امسال نباید باعث نگرانی شود. بااین‌حال، هنوز پرسش‌های بی‌پاسخ زیادی وجود دارد. باید این موضوع را از نزدیک زیر نظر داشته باشیم.»

عامل اصلی گسترش حفره اوزون امسال، گرداب قطبی بسیار قدرتمند بوده است: جریان حلقه‌ای باد که در زمستان، هوای سرد را بالای جنوبگان و اقیانوس جنوبی محصور می‌کند. این گرداب باعث شد دمای استراتوسفر، یکی از لایه‌های جو زمین، در بالای جنوبگان به کمتر از حد معمول برسد و شرایط برای تخریب اوزون فراهم شود.

در دماهای کمتر از منفی ۷۸ درجه سانتی‌گراد، ابرهایی در ارتفاعات بالای جو شکل می‌گیرند. سطح یخی این ابرها در حضور نور خورشید، کلر غیرفعال را به شکلی تبدیل می‌کند که اوزون را تخریب می‌کند. چنین شرایطی در جنوبگان گسترده‌تر از شمالگان رخ می‌دهد؛ زیرا هوای گرم‌تر عرض‌های جغرافیایی میانی در شمالگان راحت‌تر با هوای سرد مخلوط می‌شود و مانع شکل‌گیری گسترده ابرهای مرتفع می‌شود.

حفره اوزون جنوبگان در پی انتشار کلروفلوئوروکربن‌ها (CFCs) شکل گرفت؛ موادی که از دهه ۱۹۳۰ تا اواخر دهه ۱۹۸۰ استفاده می‌شدند. این ترکیبات با افزایش غلظت کلر در استراتوسفر، واکنش‌هایی را تقویت کردند که به تخریب اوزون می‌انجامند.

کشورها از سال ۱۹۸۹، در چارچوب پروتکل مونترال، حذف تدریجی استفاده از کلروفلوئوروکربن‌ها را آغاز کردند. بااین‌حال، این مواد به‌سرعت از جو ناپدید نمی‌شوند و کلروفلوئوروکربن‌های اصلی بین ۵۰ تا ۱۰۰ سال در جو باقی می‌مانند. پژوهشگران برآورد می‌کنند که ترمیم حفره اوزون ممکن است حدود شش دهه طول بکشد.

به گفته‌ی سولومون، اندازه‌ی حفره از سالی به سال دیگر تغییر می‌کند و نمی‌توان تنها با بررسی یک یا چند سال درباره روند تخریب یا ترمیم اوزون قضاوت کرد. او تأکید می‌کند که شاخص‌های بلندمدت همچنان با روند ترمیم تدریجی اوزون سازگارند.

نکته‌ی مهم دیگر این است که حفره امسال، با وجود وسعت زیاد، از نظر میزان کاهش غلظت اوزون به‌اندازه‌ی برخی حفره‌های بزرگ سال‌های گذشته شدید نیست. دانشمندان وسعت حفره را بر اساس مساحت مناطقی محاسبه می‌کنند که مقدار اوزون در آن‌ها به کمتر از ۲۲۰ واحد دابسون می‌رسد؛ معیاری برای سنجش مقدار اوزون در ستونی عمودی از جو.

کسنیش و همکارانش در مقاله‌ای توضیح داده‌اند که غلظت اوزون در حفره امسال به‌اندازه برخی سال‌های گذشته کاهش نیافته است. این تفاوت نشان می‌دهد که در مقایسه با آن سال‌ها، میزان اوزون ازدست‌رفته کمتر بوده است.

داده‌های تازه‌ی سرویس پایش جو کوپرنیک نشان می‌دهد که وسعت حفره اوزون از اوج ۲۷٫۴ میلیون کیلومتر مربعی در ۲۰ سپتامبر به حدود ۲۳ میلیون کیلومتر مربع کاهش یافته است. بنابراین، بعید است حفره امسال رکورد سال ۲۰۱۵ را بشکند. بااین‌حال، کسنیش پیش‌بینی می‌کند که حفره طی هفته‌های آینده همچنان بزرگ بماند و اندازه آن نوسان کند.

حفره اوزون جنوبگان هر سال در زمستان و بهار نیم‌کره جنوبی گسترش می‌یابد و معمولاً بین اواسط سپتامبر و اوایل اکتبر به بیشترین وسعت خود می‌رسد. در این دوره، استراتوسفر همچنان بسیار سرد است و نور خورشید پس از ماه‌ها تاریکی دوباره به قاره یخ‌زده می‌تابد. حفره سپس تا اواخر ژانویه کوچک می‌شود؛ زیرا هوای غنی از اوزون مناطق اطراف با هوای منطقه تخریب‌شده مخلوط می‌شود.

بااین‌حال، پژوهشگران احتمال می‌دهند که حفره‌های بزرگ در سال‌های اخیر تا اواخر بهار دوام بیشتری پیدا کنند. به گفته‌ی کسنیش و همکارانش، تغییرات در پویایی جو جهانی که مستقیم به کلروفلوئوروکربن‌ها مربوط نیستند، ممکن است احتمال ماندگاری طولانی‌تر حفره‌ها را افزایش دهند.

برخی شواهد نیز نشان می‌دهند که تغییرات اقلیمی ممکن است در طول زمان گرداب قطبی جنوبگان را تقویت کند. چنین تغییری می‌تواند دمای استراتوسفر را کاهش و تخریب اوزون را در بهار افزایش دهد. کسنیش می‌گوید اگر گرداب قطبی امسال همچنان قدرتمند باقی بماند، حفره اوزون ممکن است تا اواخر نوامبر نیز بزرگ باشد.

بااین‌حال، هنوز مشخص نیست چه عواملی نوسان‌های جوی سال‌های اخیر را رقم زده‌اند. کسنیش تأکید می‌کند که برای تشخیص علت تغییرات و تعیین اینکه آیا حفره‌های بزرگ و ماندگار به روندی بلندمدت تبدیل می‌شوند یا نه، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است.