جزيئات الدخان الناتجة عن احتراق الكتلة الحيوية في الستراتوسفير تعوّض تآكلاً قياسياً للأوزون فوق القطب الشمالي في ربيع 2020

دخان الحرائق والتواء مفاجئ في أوزون

عندما ترددت أنباء أن طبقة الأوزون فوق القطب الشمالي تكبدت أضراراً قياسية في ربيع 2020، خشي كثيرون أن نكون نتراجع عن قصة نجاح بيئية تحققت بشق الأنفس. تدرس هذه الدراسة دور لاعب غير متوقع في تلك الدراما: دخان حرائق هائلة. يظهر المؤلفون أن الدخان الذي وصل عالياً في الغلاف الجوي فوق القطب الشمالي لم يساهم فقط في تدمير الأوزون كما كان متوقعاً—بل غيّر أيضاً الرياح ودرجات الحرارة بطرق آمنت جزئياً المنطقة من فقدان أوزون أشد.

لماذا يهم الأوزون فوق القطب الشمالي

طبقة الأوزون في أعالي الجو تحمي الحياة على الأرض من الإشعاع فوق البنفسجي الضار. في المناطق القطبية، لا يقف تأثير تغيرات الأوزون عند زيادة خطر حروق الشمس محلياً؛ فهي يمكن أن تعدل أنماط الطقس واسعة النطاق عبر نصف الكرة الشمالي. في السنوات الأخيرة، تحول الاهتمام من المواد الكيميائية البشرية وحدها إلى تهديدات جديدة مرتبطة بتغير المناخ، بما في ذلك تنامي الحرائق الهائلة في الغابات الشمالية. يمكن أن يحمل الدخان من هذه الحرائق إلى طبقات الستراتوسفير، وهي نفس الطبقة التي تحتوي على معظم الأوزون. حتى الآن، ركزت معظم الأعمال على كيفية تسريع هذا الدخان لعمليات كيميائية تستهلك الأوزون، لاسيما قرب القارة القطبية الجنوبية. أما ما يفعله بالدقة فوق القطب الشمالي الذي يحرُّ بسرعة فكان أقل وضوحاً.

دخان في أعالي القطب الشمالي

باستخدام ملاحظات فضائية مفصلة، وجد المؤلفون أنه في أواخر صيف وخريف 2019 كان غلاف الستراتوسفير فوق القطب الشمالي حالك الضباب بشكل غير معتاد. تضاعف مقدار الجسيمات المانعة للضوء هناك أكثر من ضعف مقارنة بالسنوات النموذجية. دلّت عدة خطوط من الأدلة—كيفية تفاعل الجسيمات مع ألوان مختلفة من الضوء، وغياب الغازات البركانية، ودفء مميز في أسفل الستراتوسفير—على أن الدخان ناتج عن حرائق سيبيريا العنيفة لا عن ثوران بركاني. بعد أشهر قليلة فقط، في ربيع 2020، شهد القطب الشمالي أقوى تآكل في الأوزون في أكثر من أربعة عقود من السجلات، في ظل ظروف قطبية باردة وثابتة استثنائياً داخل الدوامة القطبية تُفضل الكيمياء المدمرة للأوزون.

محاكاة سلسلة تفاعلات غير عادية

لفك هذا التسلسل من الأحداث، استخدم الفريق نموذج نظام أرضي متقدم يحاكي كل من الكيمياء الجوية والطقس. شغّلوا مجموعة تجارب تضمنت أو استبعدت انبعاثات الحرائق، وضبطوا ارتفاع حقن الدخان ليتوافق مع ما رصدته الأقمار الصناعية. بمقارنة هذه التجارب، استطاعوا فصل أثر التفاعلات الكيميائية المدفوعة بالدخان عن تأثيره على الحرارة والرياح. وللمفاجأة، أظهرت محاكاة تقديرهم الأفضل أن دخان 2019 تسبب في صافي زيادة في إجمالي الأوزون فوق القطب الشمالي خلال ربيع 2020—بنحو 11.5 وحدة دوبسون، معوضةً نحو 19 بالمئة من الخسارة الملاحظة.

دخان يؤذي ويعين في آن واحد

يكمن المفتاح في الشخصية المزدوجة للدخان. من جهة، توفر الجسيمات أسطحاً تساعد على تحويل الكلور إلى أشكال أكثر قدرة على تدمير الأوزون، مما يؤدي إلى فقدان إضافي للأوزون. يقترح النموذج أن هذا المسار الكيميائي وحده كان سيقلل الأوزون فوق القطب الشمالي بنحو 6 وحدات دوبسون في ربيع 2020. ومن جهة أخرى، يمتص الدخان ضوء الشمس ويُدفئ أسفل الستراتوسفير. هذا الاحترار يعدل الدوران واسع النطاق، معززاً تدفق الهواء الغني بالأوزون من خطوط العرض الأدنى نحو القطب الشمالي وزيادة الحركة النزولية فوق القطب. هذه الاستجابة الديناميكية تعزز الأوزون بحوالي 18 وحدة دوبسون—أكثر من كافية لتعويض الخسائر الكيميائية في المحاكاة. وبدون هذا التعويض المدفوع بالدوران، يقدر المؤلفون أن أجزاءً من القطب الشمالي كان يمكن أن تتجاوز مؤقتاً عتبة "ثقب الأوزون" التقليدية المستخدمة في حالة القارة القطبية الجنوبية.

كيف يتعاون الحريق والطقس

تطرح الدراسة أيضاً سؤالاً عن سبب تميز عام 2019. يظهر المؤلفون أنه لم تكن كمية الدخان وحدها هي العامل الحاسم، بل مكان وزمان اندلاع الحرائق وكيف تصرفت الرياح. في 2019، احترق جزء غير عادي كبير من حرائق سيبيريا المتطرفة في مناطق شديدة الشمال، وساعد إعصار قوي في أعالي الجو على رفع الدخان إلى الهواء العلوي وتوجيهه نحو القطب الشمالي. في سنوات أخرى حديثة ذات حرائق عنيفة ظل الدخان محصوراً عند خطوط عرض أدنى بسبب أنماط رياح مختلفة. هذا يعني أن التأثيرات المستقبلية على أوزون القطب الشمالي ستعتمد على التقاء حظي بين مواسم حرائق شديدة وأنماط دوران جوية معينة، لا على شدة الحرائق وحدها.

ما معنى هذا لعالم دافئ

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية أن دخان الحرائق في الستراتوسفير هو عنصر جديد ومعقّد في قصة الأوزون. في هذه الحالة، ساعد الدخان في تدمير الأوزون وفي الوقت نفسه غيّر التيارات الجوية بقوة أكبر بحيث جُلب مزيد من الأوزون إلى القطب الشمالي، مخففاً ضربة حدث تآكل متطرف. مع دفع تغير المناخ لحدوث حرائق غابية شمالية أكثر تواترًا وشدة وربما لتحولات في أماكن اندلاعها واستجابة الرياح، قد تصبح مثل هذه الحوادث أكثر شيوعاً. سيكون فهم هذا التنافس—بين الكيمياء المدفوعة بالدخان التي تقوّض الأوزون والدوران المدفوع بالدخان الذي قد يحميه جزئياً—أمراً حاسماً للتنبؤ بالتعرُّض المستقبلي للأشعة فوق البنفسجية وردود الفعل المناخية في أقصى الشمال.

الاستشهاد: Zhong, Q., Veraverbeke, S., Yu, P. et al. Stratospheric biomass burning aerosols compensate record-breaking ozone depletion over the Arctic in spring 2020. Nat Commun 17, 1993 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69728-y

الكلمات المفتاحية: أوزون القطب الشمالي, دخان الحرائق, جزيئات هواء الستراتوسفير, تغير المناخ, حرائق الغابات الشمالية