١٦/٠٣/٢٠٠٠

 (لمزيد من المعلومات)

أعرف أن ظاهرة الإحتباس الحرارى ظاهرة طبيعية ترجع إلي وجود طبقة مكونة من غازات مختلفة تنشأ عن التربة. دون هذه الظاهرة لن تكون الحياة علي سطح الأرض ممكنة بما أن الجو بارد، لكن هناك العديد من الغازات الملوثة التي ساهمت في زيادة الطبقة الرئيسية ومنع تسرب الأشعة تحت الحمراء، وينتج عن ذلك سخونة الكوكب، وفي ذات الوقت نتحدث عن ثقب طبقة الأوزون الذي يرجع إلي غاز الكلوروفلوروكربون الذي نجده في طبقة الغاز المعرضة للإحتباس الحرارى. لا أفهم أين توجد طبقة الغازات المتسببة في  ظاهرة الإحتباس الحرارى بالنسبة لطبقة الأوزون؟ هل تشترك طبقة الأوزون أيضا في ظاهرة الإحتباس الحرارى أم أنها تؤدي إلي حجب الأشعة فوق البنفسجية. شكرا لإتاحة بعض المعلومات حول طبقتي الجو.

---

١٦/٠٣/٢٠٠٠

 (لمزيد من المعلومات)

إجابة مبسطة: تخص ظاهرة الإحتباس الحرارى طبقات الجو السفلى (تروبوسفير فيما بين ارتفاع صفر و١٠ – ١٥ كم )، علي الرغم من أننا نجد غازات ظاهرة الدفيئة علي ارتفاعات عالية (الستراتوسفير وما بعدها). فالأوزون الموجود بكمية ضعيفة في التروبوسفير هو أيضا غاز له تأثير في  ظاهرة الإحتباس الحرارى . إن طبقة الأوزون موجودة في الستراتوسفير (أقصى كميات من الأوزون موجودة فيما بين ارتفاع ٢٠ و٣٠ كم)، وتتدخل هذه الطبقة في ظاهرة الإحتباس الحرارى  وتقوم بدورٍ مهم في امتصاص جزء من الإشعاع الشمسي فوق البنفسجي. الإجابة الأكثر تفصيلا: كل ذلك معقد فعلا، سوف أحاول عمل استنتاج أبسط ما يمكن.

1. كلما ارتفعنا فوق سطح الأرض تقل قوى الجاذبية الأرضية، كما يقل تركيز الغازات (عدد كيلو جرامات الغاز في كل متر مكعب من الجو). ولتبسيط ذلك، عادة ما نعتبر أن ٩/١٠ من الكتلة الجوية محدودة فيما بين ارتفاع صفر و ١٦كم و ان تركيز الغازات فى الغلاف الجوى لا يعتد به بعد إرتفاع ١٥٠ كم  ( علي الرغم من أن الغاز لا يتخلص من الجاذبية الأرضية إلا في ارتفاع يزيد عن ٤٠٠ كم).
2.   لفهم ذلك جيدا سوف ندرس الـ ٥٠ كيلو متر الأولي من الغلاف الجوي الموجود علي سطح الأرض يمكننا تقسيم هذا الارتفاع إلي طبقتين:
   • الطبقة الأولي الموجودة فيما بين صفر و١٠ إلي ١٥ كم وتسمي التروبوسفير، وتتم معظم الظواهر الجوية بها ( تكوين السحاب... الخ). ودرجة حرارة التروبوسفير ليست ثابتة، بل إنها تقل بمعدل ٠.٥م عندما ترتفع علي ١٠٠ م (لكن ذلك ليس إلا متوسط درجة الحرارة ويمكن أن يتغير بشكل كبير) لاسيما في الطبقة التي تعلو السطح، تكون درجة الحرارة حوالي - ٥٠م، أما الطبقة الثانية فتكون فيما بين ارتفاع ١٠ و ١٥ كم إلى ٥٠ كم وتسمي الستراتوسفير. تزيد درجة الحرارة تدريجيا مع الارتفاع، حتى صفر  م في ارتفاع ٥٠ كم. ٣ –توجد الغازات الأساسية التي تساهم في ظاهرة دفء المناخ في هاتين الطبقتين الجويتين، لكن هناك اختلافات من غاز لآخر:
   • بخار المياه (H٢O) الذي يعد غازا مساهما في الظاهرة المذكورة بطريقة طبيعية وموجود في التروبوسفير، وثاني أكسيد الكربون أو الغاز الكربوني (CO٢) الموجود في التربوسفير والستراتوسفير. ويتم تدميره على ارتفاع أعلى من ٧٠ كم بواسطة الأشعة فوق البنفسجية التي تصدرها الشمس. ويقوم الغاز الذي يساهم في ظاهرة الإحتباس الحرارى  الكوني بدوره أساسا في التروبوسفير.
   • والميثان (CH٤) الذي يتم تقسيمه بنفس الطريقة تقريبا مثل ثاني أكسيد الكربون في الجو.
   • يتراكم غاز أكسيد النيتريك (NO٢) (والمعروف بالغاز المضحك) في التروبوسفير ويتم تدميره بواسطة أشعة الشمس فوق البنفسجية عندما تمر في الستراتوسفير.
   • الكلوروفلوروكربون(CFC) هو أيضا غاز يساهم في ظاهرة الإحتباس الحرارى ، ويتم تدميره أيضا في الستراتوسفير بواسطة أشعة الشمس فوق البنفسجية وتفاعلها مع أوزون الستراتوسفير. ٤- بالنسبة للأوزون يكون الأمر معقدا :٩٠% من الأوزون الجوي موجود في الستراتوسفير، لأن الأوزون المكون من حزيئ الاكسجين الثلاثي (O٣) "طبيعي" ويؤدي امتصاص جزء من أشعة الشمس فوق البنفسجية المليئة بالطاقة بواسطة جزيئات الأكسجين الثنائي (O٢) إلي كسر هذه الجزيئات إلي ذرتين حرتين من الأكسجين. وهو تفاعل لا يتم إلا في ارتفاع يزيد عن ٢٠ كم: حيث أنه في الارتفاعات المنخفضة تزيد أشعة الشمس بواسطة تفاعلها مع المكونات الجوية ولا يكون لديها الطاقة اللازمة لكسر جزيئات الأكسجين الثنائية. ثم تتفاعل بعد ذلك كل واحدة من ذرتي الأكسجين مع جزيئ جديد من الأكسجين الثنائي لتعطي جزيئ الأوزون (O٣). وهذا الأوزون الموجود في الستراتوسفير هو الذي تتكون منه طبقة الأوزون التي تحمينا من جزء من أشعة الشمس فوق البنفسجية: في الواقع، من ضمن خواص جزيئ الأوزون، امتصاص جزء من هذه الأشعة فوق البنفسجية (التي تحتوي علي قدر أعلى من الطاقة) وتنكسر إلي جزيئ من الأكسجين الثنائي (O٢) وذرة الأكسجين (O) التي تتفاعل بعد ذلك مع جزيئ الأوزون (O٣) ليعطي جزيئين من جزيئات الاكسجين الثنائية O٢ في التروبوسفير. حيث أنه لم تكن أشعة الشمس قوية بالقدر الكافي لكسر جزيئ O٢، ولذا لا يمكن إنتاج الأوزون. وعلي النقيض من ذلك، هناك وسيلة أخرى وهي كسر ثاني أكسيد النيتروجين (NO٢) بواسطة أشعة الشمس فوق البنفسجية. يتم إنتاج الأوزون بكمية أقل من ذلك في الستراتوسفير لأن مسبباته أقل من مكونات الأكسجين (نستطيع أن نرسل لكم كل العوامل التي تؤدي إلي زيادة إنتاج الأوزون في التروبوسفير، يمكن أن أرسلها لكم إذا ما رغبتم في ذلك!). لكن الأوزون الموجود في التروبوسفير هو أيضا غاز يساهم في ظاهرة الاحترار المناخي، وبالتحديد فيما يقرب إلي ١٨% من العوامل الإضافية لتلك الظاهرة (أي بالإضافة إلي العوامل الطبيعية). ٥ – وأين توجد ظاهرة الإحتباس الحرارى  في كل ذلك؟ إن الجو عادة ما يكون شفافا بالقدر الكافي بالنسبة لذلك الجزء من الإشعاع الذي يتوافق مع ما هو مرئي، وكذلك هو معتم نسبيا بالنسبة للأشعة فوق البنفسجية (كما رأينا) وكذلك الحال بالنسبة للأشعة ذات الموجات الطويلة (تحت الحمراء) كذلك تعبر الأشعة المرئية بطريقة سهلة في الجو، ومن ثم يتم امتصاصها بواسطة سطح الأرض. وتلك الإضافة تؤدي إلي تسخين السطح وتبعا لدرجة حرارة السطح يتم إشعاع الطاقة نحو الفراغ على هيئة أشعة تحت حمراء. ولكن يتم امتصاصها بواسطة الغازات المساهمة في ظاهرة الإحتباس الحرارى التي تشع بدورها أشعة تحت حمراء نحو السطح. وكذلك تم تحويل أشعة الشمس المرئية التي وصلت إلي السطح من خلال الجو وتم تحويلها إلي أشعة تحت حمراء ولم تتجه نحو الفراغ، بما أن الغازات الخاصة بظاهرة الدفيئة قد قامت بامتصاصها.
   وبما أن الطاقة يتم احتجازها وتتحول إلي حرارة مما يساهم في تسخين الطبقات السفلي للجو، إذا فهذه الطبقات السفلي (التروبوسفير) هي المعنية بالأمر لأنه في ذلك المستوي يوجد الغاز بتكثيف كبير (فيما عدا الأوزون لكن ذلك يعد حالة خاصة). إن الغازات الأقرب من سطح الأرض هي التي تمتص الأشعة من السطح وهي الأكثر سخونة (ولقد رأينا أن درجة الحرارة تنخفض كلما ارتفعنا) وبالتالي تصدر كمية من الإشعاع نحو السطح. إن الغازات الخاصة بظاهرة الاحترار أو الدفيئة موجودة على ارتفاع عال، ومن ثم تستطيع امتصاص الأشعة تحت الحمراء التي تصدر عن السطح لكن هذه الأخيرة تم امتصاصها بواسطة طبقات الجو السفلي وبالتالي يتم إشعاع كمية أقل من الأشعة. وزيادة علي ذلك، هناك جزء من الأشعة يترك الجو دون أن يتم امتصاصه بواسطة غاز آخر متعلق بتلك الظاهرة. ٦- الاستنتاج: مثل معظم الغازات، تكون غازات الدفيئة موجودة بتركيزات عالية في طبقات الجو المنخفضة (التروبوسفير)، وفي هذا المستوي تقوم بدورها كغازات دفء المناخ، ويتم إنتاج أوزون الجو على ارتفاع أعلى من ذلك – في الستراتوسفير وبالتحديد في منطقة يقل فيها تأثير الدفيئة. وذلك لأن كمية كبيرة من إشعاع الأرض تم امتصاصها بالفعل بواسطة طبقات الجو السفلية.
   ولذلك، تلعب طبقة الأوزون دور رئيسي في امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ذات الأصل الشمسي، أكثر من امتصاص الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن سطح الأرض، وعلي العكس من ذلك يقوم الأوزون الموجود بتركيز عالٍ في طبقات الجو السفلي (التروبوسفير) دور دفء المناخ أكثر من دور الشاشة العاكسة بالنسبة للأشعة فوق البنفسجية بما أنه يتم امتصاصه بكميات كبيرة من خلال طبقة الأوزون.
   

---

١٦/٠٣/٢٠٠٠

 (لمزيد من المعلومات)

هناك بقية للمعلومات المتعلقة بغاز الكلوروفلوروكربون (أو الفريون): هو غاز ضار بالنسبة للأوزون (بما أنه يساهم في تدميره)، وكذلك بالنسبة لظاهرة دفء المناخ. في الواقع، تكون غازات الكلوروفلوروكربون موجودة بكميات قليلة في الجو لكن زيادتها مع الوقت (بسبب النشاط الإنساني) تساهم بفعالية في زيادة تأثير الاحترار أو الدفيئة: إضافة جزيئ الكلوروفلوروكربون تعد أكثر فعالية بمقدار ١٢٠٠٠ مرة بالنسبة لزيادة تأثير الدفيئة بالنسبة لجزيئ الغاز الكربوني! وهما سببان وجيهان للحد من استخدام غاز الكلوروفلوروكربون!