مكان تواجد ثقب الأوزون
تُعرّف طبقة الأوزون بأنّها طبقة طبيعية من الغاز موجودة في الغلاف الجوي العلوي، وتحديداً في طبقة الستراتوسفير، إذ تحتوي تلك الطبقة على 90% من الأوزون الموجود على الأرض، وتحمي البشر والكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية الضارّة الصادرة من الشمس، وعلى الرغم من أنّ نسبة جزيئات الأوزون في تلك الطبقة قليلة مقارنة بالجزيئات الأخرى، إذ jشكّل واحد إلى عشرة فقط من كلّ مليون جزيء، وبقية الجزيئات هي في الغالب نيتروجين وأكسجين، إلّا أنّ الأوزون قادر على حجب معظم أشعة الشمس الضارّة.
قد تختلف تركيزات الأوزون في الغلاف الجوي بشكل طبيعي اعتماداً على درجة الحرارة، والطقس، وخطوط الطول ، ودوائر العرض، كما يمكن أن تؤثّر المواد التي تنتج عن بعض الظواهر الطبيعية مثل الانفجارات البركانية على مستوياته، إلّا أنّ هذه الأسباب الطبيعية لا يمكن أن تفسّر استنفاذ الأوزون الذي أدركه العلماء منذ سبعينيات القرن الماضي، والذي يُعرف باسم ثقب الأوزون (بالإنجليزية: Ozone Hole).
كشفت الأدلّة العلمية أنّ السبب وراء استنفاذ الأوزون هو بعض المواد الكيميائية التي صنعها الإنسان، وخاصّة مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs)، إذ أُدخِلَت هذه المواد في فترة السبعينيات في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية، وخاصّة الثلاجات، وأجهزة تكييف الهواء، ومطافئ الحريق، وقد وجد أنّ أكبر استنفاذ للأوزون يقع فوق القارة القطبية الجنوبية، ويحدث بشكل رئيسي في الفترة الممتدّة بين شهري أغسطس/آب ونوفمبر/تشرين الثاني، وتكون ذروته في أوائل شهر أكتوبر/تشرين الأول، إذ يحدث تدمير كامل للأوزون في مناطق شاسعة.
وحدة قياس كمية الأوزون
تعدّ وحدة دوبسون (DU) الوحدة المستخدمة لقياس إجمالي كمية الأوزون الموجود في عمود الهواء الممتدّ من سطح الأرض إلى الفضاء، وإنّ سمك هذا العمود يعادل حوالي 0.3سم عند حرارة تساوي 0 درجة مئوية، وضغط جوي يساوي 1013.25 مليبار، وبالتالي فإنّ كمية الأوزون تساوي 300 وحدة دوبسون، أي ما يعادل 0.3 جو-سم، إذ إنّ 1 وحدة دوبسون= 0.001 جو-سم.
تتحدّد مساحة ثقب الأوزون أو المنطقة المستنفذة من الأوزون فوق القطب الجنوبي من خلال تحديد منطقة ذات قيمة ثابتة لكمية الأوزون تعادل 220 وحدة دوبسون، وقد تمّ اختيار هذه القيمة بالتحديد لأنّ إجمالي قيم الأوزون فوق القارّة القطبية الجنوبية لم تُسجّل أقلّ من ذلك منذ عام 1979م، ولكنّ بعض القياسات المباشرة فوق القارة قد تشير إلى مستوى أقلّ لعمود الأوزون من 220 وحدة دوبسون نتيجة فقدان واستنفاذ الأوزون بسبب مركبات الكلور والبروم.
آلية قياس كمية الأوزون
يجري العلماء قياسات للأوزون في الغلاف الجوي من خلال عدّة تقنيات، وذلك لفهم العمليات التي تتحكّم في تركيزه، ورصد أي تغيّرات تحدث لطبقة الأوزون، وهناك فئتان رئيسيتان للتقنيات المستخدمة في قياس كمية الأوزون، هما:
تقنيات القياس المحلية
تحتاج تقنيات قياس الأوزون المحلية لسحب عينة من الهواء من الطبقات العليا للغلاف الجوي مباشرة للجهاز، والذي بمجرد دخولها إليه تُقاس كمية الأوزون، وذلك بالاستفادة من إحدى خصائص الأوزون الفريدة المتمثّلة في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، أو بواسطة التيار الكهربائي الناتج من تفاعل كيميائي معيّن لجزيئاته، ومن أدوات القياس المحلية التي يتمّ إطلاقها في مواقع عديدة حول العالم ما يُسمّى بمسابير الأوزون (بالإنجليزية: Ozonesondes)، وهي أجهزة خفيفة الوزن تُحمل بواسطة بالونات صغيرة، إذ ترتفع هذه البالونات بدرجة كافية في الغلاف الجوي لتتمكّن المسابير من قياس الأوزون في طبقة الستراتوسفير، كما يمكن حمل أدوات قياس الأوزون المحلية على متن بعض الطائرات التجارية، إلى جانب الطائرات البحثية التي تقيس كمية الأوزون في التروبوسفير والطبقات السفلى من الستراتوسفير، إذ يمكن لهذه الطائرات الوصول إلى أبعد مسافة في طبقة الأوزون في معظم المواقع حول العالم، حتى عند خطوط العرض العليا في المناطق القطبية.
تقنيات القياس عن بُعد
تعتمد معظم أدوات قياس الأوزون عن بُعد على خاصية الأوزون في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، إذ تقيس هذه الأدوات كمية الأوزون على مسافة بعيدة من الجهاز مستخدمة أشعة الشمس أو الليزر كمصادر للأشعة فوق البنفسجية، مثل الأقمار الصناعية التي تقيس كمية الأوزون بشكل يومي حول الأرض، وذلك من خلال استخدام ما يتمّ امتصاصه من أشعة الشمس فوق البنفسجية في الغلاف الجوي، أو الأشعة المنتشرة عن سطح الأرض، بالإضافة إلى شبكة من الأجهزة الأرضية التي تقيس كمية الأوزون من خلال الأشعة فوق البنفسجية التي تصل من الشمس إلى الأرض، وهناك أدوات أخرى تقيس كمية الأوزون عن بُعد من خلال ما يمتصّه من الأشعة تحت الحمراء أو الإشعاع المرئي، ومن هذه الأدوات أجهزة الليزر التي تُوضع في مواقع متعدّدة على الأرض، أو تُحمل على متن طائرات لتقيس كمية الأوزون على مسافة عدّة كيلومترات على طول مسار ضوء الليزر.
