Clear Sky Science
شروحات قائمة على الأدلة وخفيفة المصطلحات

Clear Sky Science · ar

عكس انبعاثات الأمونيا العالمية في عام 2022 عبر استيعاب ملاحظات IASI

· العودة إلى الفهرس

لماذا تهم هواء المزارع الحياة اليومية

الغازات الخفية الناتجة عن المزارع والحرائق يمكن أن تشكّل بهدوء الهواء الذي نتنفسه ومناخنا وحتى طول أعمارنا. واحد من أهم هذه الغازات هو الأمونيا، التي تُطلق عند نشر الأسمدة، وتربية الحيوانات، واحتراق الغطاء النباتي. وبمجرد وجودها في الهواء، تساعد الأمونيا على تكوين جسيمات دقيقة يمكن أن تستقر عميقًا في رئاتنا. تستخدم هذه الدراسة الأقمار الصناعية والنماذج الحاسوبية لبناء صورة عالمية أوضح لمصادر الأمونيا، مع تركيز خاص على أمريكا الجنوبية وأفريقيا، وهما منطقتان كانتا لفترات طويلة نقاطًا عمياء من حيث البيانات.

Figure 1. تعمل الأقمار الصناعية والنماذج معًا لكشف بؤر تلوث الأمونيا المخفية في أنحاء العالم.
Figure 1. تعمل الأقمار الصناعية والنماذج معًا لكشف بؤر تلوث الأمونيا المخفية في أنحاء العالم.

الغاز الخفي في الحقول والدخان

الأمونيا غاز قاعدي يتفاعل مع الملوثات الحمضية من السيارات ومحطات الطاقة والصناعة لتكوين جسيمات دقيقة. تسهم هذه الجسيمات في الضباب ودخان الهواء، وترتبط بالربو وأمراض القلب وتقصير متوسط العمر. يأتي معظم الأمونيا اليوم من الزراعة، خصوصًا الأسمدة ونفايات الماشية، مع كميات أصغر من الصناعة واستخدام الوقود المنزلي والمركبات. لفهم تأثيراتها، يعتمد العلماء على جداول الانبعاث التي تقدر كمية الأمونيا المنطلقة في كل مكان وكل شهر. ومع ذلك، تُبنى هذه التقديرات من القاعدة باستخدام إحصاءات المزارع وعوامل انبعاث معيارية، التي غالبًا ما تكون غير مؤكدة أو مفقودة في المناطق ذات المراقبة المحدودة.

لماذا تقديرات التقليدية تقصر

تميل الجداول العالمية التقليدية إلى العمل بشكل أفضل في أمريكا الشمالية وأوروبا، حيث تُوثق ممارسات المزارع جيدًا وشبكات المراقبة كثيفة. في المقابل، تكافح في أمريكا الجنوبية وأفريقيا، حيث يمكن أن تتغير استخدامات الأسمدة وأعداد الحيوانات وممارسات الحرق بسرعة وتُسجل بشكل ضعيف. كانت المحاولات السابقة لتحسين الجداول غالبًا ما تستخدم طرق توازن كتلي بسيطة تضبط الانبعاثات بحيث تتطابق تركيزات الهواء المحاكاة مع الملاحظات. تواجه هذه الطرق صعوبة مع واقع الغلاف الجوي المعقّد، حيث يعتمد إطلاق الأمونيا بطريقة غير خطية على الحرارة والرطوبة والرياح، وحيث يمكن أن تنتقل الملوثات بعيدًا عن مصدرها. ونتيجة لذلك، قد تضع هذه الطرق الانبعاثات في أماكن خاطئة وتفوّت تذبذبات موسمية مهمة.

استخدام الأقمار الصناعية لإعادة رسم خريطة الأمونيا

بنى المؤلفون نظام انعكاس عالمي يدمج ملاحظات الأقمار الصناعية مع نموذج كيمياء الغلاف الجوي لتحديث جدول انبعاثات الأمونيا العالمي لعام 2022. استخدموا بيانات من جهاز المقياس الطيفي الحراري الجوي بالاعتراض (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer)، وهو حساس فضائي يقيس الأمونيا عالياً فوق الأرض مرتين يوميًا، وأدخلوا هذه القياسات في نموذج GEOS-Chem باستخدام تقنية استيعاب بيانات حديثة تعرف باسم التحليل التبايني التجميعي رباعي الأبعاد. تبحث هذه المقاربة عن نمط الانبعاثات الذي يتوافق بأفضل شكل مع بيانات الأقمار الصناعية والتقديرات السابقة، مع احترام كيفية تحرك وتحوّل الأمونيا في الهواء بفعل الرياح والكيمياء وعمليات الإزالة.

Figure 2. تعيد بيانات الأمونيا الفضائية تشكيل خرائط الانبعاثات الناعمة إلى بؤر موسمية أكثر حدة عبر أمريكا الجنوبية وأفريقيا.
Figure 2. تعيد بيانات الأمونيا الفضائية تشكيل خرائط الانبعاثات الناعمة إلى بؤر موسمية أكثر حدة عبر أمريكا الجنوبية وأفريقيا.

ما تغيّر في أمريكا الجنوبية وأفريقيا

تحكي الانبعاثات المحدثة، أو اللاحقة، قصة مختلفة عن الجدول السابق. في أمريكا الجنوبية، تصبح البؤر الساخنة فوق البرازيل والمناطق الساحلية المجاورة أقوى بكثير، مع تدفقات أمونيا تتضاعف غالبًا وأحيانًا تزيد بنسبة 100 إلى 200 بالمائة مقارنة بالتقديرات السابقة. تتماشى الأنماط الجديدة عن كثب مع مؤشرات الأقمار الصناعية على شدة الحرائق ومع النمو المعروف في إنتاج الدواجن، ما يشير إلى أن كلًا من الحرق والماشية يلعبان دورًا رئيسيًا. في أفريقيا، تبرز ثلاثة أحزمة عالية الانبعاثات: ساحل غرب أفريقيا، منطقة بحيرة فيكتوريا، وإثيوبيا. هنا، تصل الانبعاثات المحدثة إلى أكثر من ضعف القيم السابقة وتظهر ذروات موسمية واضحة تتبع دورات تسميد الكاكاو، ونشاط التربة خلال موسم الأمطار، ونفايات الماشية، وتغير مواسم الحرائق عبر السافانا.

تركيزات أكثر حدة واتجاهات طويلة الأمد أكثر استقرارًا

عندما تُعاد إدخال الانبعاثات المحدثة إلى النموذج، تتطابق أعمدة الأمونيا المحاكاة مع ملاحظات الأقمار الصناعية بشكل أوثق في المكان والزمان. يلتقط النموذج الآن أنماطًا موسمية قوية، مثل القمة المزدوجة فوق أمريكا الجنوبية وهجرات بؤر أفريقيا مع تحرك الموسم الجاف جنوبًا. تدعم الفحوص المستقلة باستخدام أداة فضائية ثانية وقياسات جسيمية أرضية التحسينات، خاصة في أمريكا الجنوبية. بالنظر إلى عقد من بيانات الأقمار الصناعية، يجد الفريق أن متوسط مستويات الأمونيا في هذه المناطق ارتفع بشكل معتدل ولكن ثابت، مع تكثف البؤر المحلية، دون تغيرات دراماتيكية على مستوى القارة بأسرها.

ما يعنيه هذا لسياسات الهواء والمناخ

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الخرائط السابقة قللت من مقدار الأمونيا المنبعث في أجزاء من أمريكا الجنوبية وأفريقيا، ومن مدى تباين هذه الانبعاثات مع المواسم واستخدامات الأراضي. من خلال استغلال الأقمار الصناعية والنمذجة المتقدمة، يقدم هذا العمل صورة عالمية أكثر واقعية لمصادر الأمونيا، خصوصًا من الزراعة والحرائق في مناطق تفتقر إلى قياسات أرضية. تُعد مثل هذه الجداول المصقولة أمرًا حيويًا لتصميم سياسات فعالة لجودة الهواء والمناخ، واستهداف استخدام الأسمدة وإدارة الثروة الحيوانية، وفهم كيفية تأثير التغيرات في الممارسات الزراعية والحرق على الغلاف الجوي وصحة الإنسان.

الاستشهاد: Chen, M., Zhang, W., Han, W. et al. Global ammonia emission inversion in 2022 via assimilating IASI observations. npj Clean Air 2, 35 (2026). https://doi.org/10.1038/s44407-026-00072-7

الكلمات المفتاحية: انبعاثات الأمونيا, ملاحظات الأقمار الصناعية, أمريكا الجنوبية, أفريقيا, جودة الهواء