موقع ثقب الأوزون
تُعرف طبقة الأوزون بأنها غلاف غازي طبيعي يتواجد في الطبقة العليا من الغلاف الجوي، وخصوصاً في الستراتوسفير، حيث تحتوي هذه الطبقة على ما يقارب 90% من الأوزون الموجود على سطح الأرض. تلعب طبقة الأوزون دوراً مهماً في حماية البشر والكائنات الحية من الأشعة فوق البنفسجية الضارة المنبعثة من الشمس. على الرغم من أن نسبة جزيئات الأوزون في هذه الطبقة ضئيلة مقارنة بالجزيئات الأخرى، إذ تشكل واحدة من كل عشرة جزيئات، فإن الأوزون قادر على حجب الغالبية العظمى من الأشعة الضارة.
قد تت varying concentrations of ozone في الغلاف الجوي بشكل طبيعي اعتماداً على عوامل مثل درجة الحرارة والطقس وخطوط الطول والعرض. كما أن المواد الناتجة عن بعض الظواهر الطبيعية، كالثورات البركانية، يمكن أن تؤثر على مستويات الأوزون، ولكن هذه الأسباب الطبيعية لا تفسر ظاهرة استنزاف الأوزون التي أظهرت الأبحاث وجودها منذ السبعينيات، والمعروفة بثقب الأوزون.
تشير الأدلة العلمية إلى أن السبب وراء استنزاف الأوزون يعود إلى بعض المواد الكيميائية التي صنعها البشر، وأهمها مركبات الكلوروفلوروكربون (CFCs). تم إدخال هذه المواد في مجالات صناعية ومنتجات استهلاكية منذ السبعينيات، بما في ذلك الثلاجات وأجهزة تكييف الهواء ومطافئ الحريق. وقد تبين أن أكبر مستويات استنزاف في الأوزون تحدث فوق القارة القطبية الجنوبية، وتتزايد بين شهري أغسطس ونوفمبر، لتصل إلى ذروتها في أوائل أكتوبر، حيث يتم تدمير الأوزون بشكل كبير في مناطق واسعة.
وحدة قياس كمية الأوزون
تُستخدم وحدة دوبسون (DU) لقياس إجمالي كمية الأوزون الموجودة في عمود الهواء من سطح الأرض إلى الفضاء. يبلغ سمك هذا العمود حوالي 0.3 سم عند درجة حرارة 0 مئوية وضغط جوي قدره 1013.25 مليبار، وبالتالي فإن كمية الأوزون تعادل 300 وحدة دوبسون، وهو ما يعادل 0.3 جو-سم، مع العلم أن 1 وحدة دوبسون تساوي 0.001 جو-سم.
تُحدد مساحة ثقب الأوزون، أو المنطقة المنخفضة في مستوى الأوزون فوق القطب الجنوبي، من خلال تحديد منطقة ذات قيمة ثابتة تبلغ 220 وحدة دوبسون. وقد تم اختيار هذه القيمة لأنها لم تُسجل أقل من هذا المستوى منذ عام 1979، على الرغم من أن بعض القياسات المباشرة فوق القارة قد تشير إلى مستويات أقل نتيجة لفقدان واستنزاف الأوزون بسبب مركبات الكلور والبروم.
طرق قياس كمية الأوزون
يقوم العلماء بإجراء قياسات للأوزون في الغلاف الجوي باستخدام مجموعة من التقنيات لفهم العمليات المؤثرة على تركيزه ورصد التغيرات في طبقة الأوزون. وهناك فئتان رئيسيتان للتقنيات المستخدمة في قياس كمية الأوزون:
التقنيات المحلية
تتطلب التقنيات المحلية قياس الأوزون سحب عينة هواء مباشرة من الطبقات العليا للغلاف الجوي إلى الجهاز، حيث يتم قياس كمية الأوزون عند دخول العينة، مستفيدةً من خاصية الأوزون الفريدة في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو باستخدام التيار الكهربائي الناتج عن تفاعل كيميائي. ومن أجهزة القياس المحلية المعروفة التي يتم إطلاقها في مواقع متعددة حول العالم هي مسابير الأوزون (بالإنجليزية: Ozonesondes)، وهي أجهزة خفيفة الوزن تتبع البالونات الصغيرة التي ترتفع في الغلاف الجوي، مما يتيح لها قياس الأوزون في الستراتوسفير. كذلك، يمكن استخدام بعض الطائرات التجارية والطائرات البحثية لقياس كمية الأوزون في طبقات التروبوسفير والستراتوسفير السفلية، حيث يمكن لهذه الطائرات الوصول إلى أقصى ارتفاع في طبقة الأوزون في معظم نقاط العالم، حتى عند خطوط العرض العليا في المناطق القطبية.
التقنيات عن بُعد
تعتمد غالبية أدوات قياس الأوزون عن بُعد على خاصية الأوزون في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، إذ تقوم هذه الأدوات بقياس كمية الأوزون على مسافات بعيدة باستخدام أشعة الشمس أو الليزر كمصادر للأشعة فوق البنفسجية. وتشمل هذه التقنيات الأقمار الصناعية التي تقوم بقياس كمية الأوزون يومياً حول الأرض عن طريق تحليل الأشعة فوق البنفسجية الماصة في الغلاف الجوي أو الأشعة المنبعثة من سطح الأرض. بالإضافة إلى ذلك، توجد شبكة من الأجهزة الأرضية التي تقوم بقياس كمية الأوزون من خلال الأشعة فوق البنفسجية الواردة من الشمس. تستخدم أدوات أخرى تقنيات قياس الأوزون عن بُعد بناءً على ما تمتصه من الأشعة تحت الحمراء أو الإشعاع المرئي، مثل أجهزة الليزر المثبتة في مواقع مختلفة على الأرض أو التي تحمل على متن طائرات، لقياس كمية الأوزون على مسافة عدة كيلومترات على طول مسار شعاع الليزر.
