جيم – 2 التغيرات المرصودة في الغازات الأخرى الهامة من الناحية الإشعاعية

الأوزون في الغلاف الجوي

الأوزون غاز هام من غازات الدفيئة يوجد في كل من طبقة ا لستراتوسفير وطبقة التروبوسفير. ويعتمد دور الأ وزون في موازنة الإشعاع في الغلاف الجوي اعتمادا كبيرا على الارتفاع الذي تحدث فيه التغييرات في تركيزات الأوزون. كما أن التغييرات في تركيزات هذا الغاز تتغير مكانيا. وعلاوة على ذلك، فإن الأوزون ليس من الأنواع التي تصدر انبعاثات مباشرة، بل إنه يتكون في الغلاف الجوي من عمليات كيماوية ضوئية تشمل أنواعا سابقة طبيعية ومن تأثير البشر. وما أن يتكون هذا الغاز، فإن فترة بقائه في الغلاف الجوي قصيرة نسبيا وتتراوح بين أسابيع وأشهر. ولذا فإن تقديرات الدور الإشعاعي للأوزون أكثر تعقيدا وأقل يقينا من غازات الدفيئة الممزوجة جيدا عالميا وطويلة العمر المشار إليها أعلاه.

الخسائر المرصودة في طبقة أوزون الستراتوسفير خلال العقدين الأخيرين تتسبب في تأثير سالب قدره 0.15 ± 1.0 وم-2 (أي اتجاه نحو تبريد) نظام التروبوسفير السطحي. Iوأشير في تقرير إلى تغير المناخ في 1992: التقرير التكميلي المقدم للتقييم العلمي للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ إلى أن استنزاف طبقة الأوزون من خلال الكربون الهالوجيني بشري المنشأ تتسبب في تأثير إشعاعي سالب. وكانت التقديرات الواردة في الشكل 9 أكبر بصورة طفيفة من حيث الحجم من تلك الواردة في تقرير التقييم الثاني وذلك نتيجة لاستنزاف الأوزون الذي استمر طول السنوات الخمس السابقة، وزاد تأكيد ذلك من نتائج العدد المتزايد من الدراسات النموذجية التي أجريت. وتشير الدراسات التي تمت بمساعدة نماذج الدوران العامة أنه على الرغم من عدم التجانس في خسائر الأوزون (أى انخفاض الستراتوسفير في خطوط العرض القطبية)، فإن هذا التأثير السالب يتعلق بانخفاض درجة الحرارة السطحية بالتناسب مع حجم التأثير السالب. ولذا فإن هذا التأثير السالب بدد طوال العقدين الماضيين بعضا من التأثير الموجب الذي يحدث من غازات الدفيئة الممزوجة جيدا عالميا وطويلة الأجل (الشكل 9). ويرجع مصدر كبير لعدم اليقين في تقدير التأثير السالب إلى عدم اكتمال المعارف عن استنزاف الأوزون قرب التروبوسفور. وتشير الحسابات النموذجية إلى أن زيادة تغلغل الأشعة فوق البنفسجية في التروبوسفير نتيجة لاستنزاف أوزون الستراتوسفير تؤدي إلى زيادة معدلات سحب الغازات مثل الميثان ومن ثم تضخيم التأثير السالب نتيجة لاستنزاف الأوزون. ومع انتعاش طبقة الأوزون خلال العقود القادمة نتيجة لتأثيرات بروتوكول مونتريال، بالمقارنة بالحاضر، يتوقع تحول التأثير الإشعاعي المرتبط بأوزون الستراتوسفير في المستقبل إلى تأثير موجب.

يقدر أن المتوسط العالمي للتأثير الإشعاعي الناجم عن زيادة أوزون التربوسفير منذ ما قبل عصر الصناعة قد عزز من تأثيرات غازات الدفيئة بشرية المنشأ بمقدار 0.35 ± 0.20 وم-2 الأمر الذي يجعل أوزون التروبوسفير يحتل المرتبة الثالثة بين أهم غازات الدفيئة بعد ثاني أكسيد الكربون والميثان. ويتكون الأوزون نتيجة لتفاعلات كيماوية ضوئية، وسوف يتحدد تغيره في المستقبل بانبعاثات من بينها الميثان والملوثات (على النحو الموضح فيما بعد). وتستجيب تركيزات الأوزون بسرعة نسبية للتغيرات في انبعاثات الملوثات. واستنادا إلى الرصدات المحدودة والعديد من الدراسات النموذجية، يقدر أن أوزون التروبوسفير قد زاد بنحو 35% منذ عصر ما قبل الصناعة مع تعرض بعض المناطق لزيادات أكبر والبعض الآخر لزيادة أقل. ولم تحدث إلا زيادات مرصودة قليلة في تركيزات الأوزون في التروبوسفير في العالم منذ منتصف الثمانينات في معظم المواقع النائية القليلة التي يقاس فيها بانتظام. ويرتبط النقص في الزيادات المرصودة في أمريكا الشمالية وأوروبا بانعدام الزيادة المستمرة في انبعاثات ما قبل الأوزون من هاتين القارتين. غير أن بعض المحطات الآسيوية أشارت إلى احتمال زيادة أوزون التروبوسفير، الذي يمكن إرجاعه إلى الزيادة في الانبعاثات في شرقي آسيا. ونتيجة لزيادة الدراسات النموذجية عن ذي قبل، تتوافر الآن ثقة متزايدة في تقديرات تأثيرات أوزون التروبوسفير. غير أن هذه الثقة مازالت أقل بكثير من تلك التي تحيط بغازات الدفيئة الممزوجة بصورة جيدة إلا أنها أكثر مما يحيط بتأثير الهباء. وينشأ عدم اليقين نتيجة لضعف المعلومات عن توزيعات أوزون ما قبل عصر الصناعة، وضعف المعلومات اللازمة لتقييم الاتجاهات العالمية المعتمدة على النماذج في العصر الحديث (أي بعد 1960).

الغازات التي لها تأثيرات إشعاعية غير مباشرة فقط

يتحكم العديد من غازات التفاعل الكيماوي بما في ذلك أنواع النيتروجين التفاعلي، وأول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة، جزئيا، في قدرة التروبوسفير على الأكسدة وتركيز الأوزون. وتعمل هذه الملوثات في صورة غازات دفيئة غير مباشرة من خلال تأثيراتها لا على الأوزون بمفرده، بل وعلى العمر الزمني للميثان وغازات الدفيئة الأخرى. وتهيمن الأنشطة البشرية على انبعاثات أنواع النيتروجين التفاعلية وأول أكسيد ا لكربون.

أول أكسيد الكربون يحدد بأنه أحد غازات الدفيئة الهامة غير المباشرة. تشير الحسابات النموذجية إلى أن انبعاث 100 طن متري من أول أكسيد الكربون يعادل من حيث اضطرابات غازات الدفيئة انبعاث نحو 5 أطنان مترية من الميثان. ويبلغ تركيز أول أكسيد الكربون في نصف الكرة الأرضية الشمالي نحو ضعف ذلك الموجود في نصف الكرة الأرضية الجنوبي، وقد زاد في النصف الثاني من القرن العشرين مع زيادة التصنيع وعدد السكان.

أنواع النيتروجين التفاعلي وأكسيد الكربون (الذي يعطي مجموعة أنواع النيتروجين التفاعلي) مركبات رئيسية في كيمياء التروبوسفير، إلا أن تأثيراتها الإشعاعية تظل صعبة التحديد كميا. وترجع أهمية أنواع النيتروجين العضوي التفاعلي في موازنة الإشعاعات إلى أن الزيادة في تركيزات هذه الأنواع تؤدي إلى اضطراب العديد من غازات الدفيئة، مثل الانخفاض في الميثان والهيدروفلوروكربون، وزيادة أوزون التروبوسفير. ويؤدي ترسب المنتجات التفاعلية لأنواع النيتروجين العضوي التفاعلية إلى تخصيب البيوسفير ومن ثم خفض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وعلى الرغم من صعوبة تحديدها كميا، فإن الزيادات في أنواع النيتروجين العضوي التفاعلية مرتقبة، حتى عام 2100، وسوف تسبب تغييرات كبيرة في غازات الدفيئة.