ويمكن أن تساعد هذه النتائج العلماء وصانعي السياسات على تطوير استراتيجيات أكثر فعالية لتحسين جودة الهواء وصحة الإنسان.

ويُسبب الأوزون الأرضي مجموعة من الآثار الصحية الضارة، من الربو إلى أمراض القلب، ويساهم في آلاف الوفيات المبكرة سنوياً.

ويكشف نهج النمذجة الذي اتبعه الباحثون أنه مع ارتفاع درجة حرارة الأرض نتيجةً لتغير المناخ، سيصبح الأوزون الأرضي أقل تأثراً بانخفاض انبعاثات أكسيد النيتروجين في شرق أمريكا الشمالية وغرب أوروبا. بمعنى آخر، سيتطلب الأمر انخفاضاً أكبر في انبعاثات أكسيد النيتروجين لتحقيق نفس فوائد جودة الهواء.

ومع ذلك، تظهر الدراسة أيضاً أن العكس قد يكون صحيحاً في شمال شرق آسيا، حيث أن خفض الانبعاثات قد يكون له تأثير أكبر على الحد من الأوزون على مستوى الأرض في المستقبل.

قام الباحثون بدمج نموذج مناخي يحاكي العوامل الجوية، مثل درجة الحرارة وسرعة الرياح، مع نموذج نقل كيميائي يقدر حركة وتركيب المواد الكيميائية في الغلاف الجوي.

ومن خلال توليد مجموعة من النتائج المستقبلية المحتملة، فإن النهج التجميعي الذي يتبعه الباحثون يلتقط بشكل أفضل التقلبات المناخية المتأصلة، مما يسمح لهم برسم صورة أكثر اكتمالاً من العديد من الدراسات السابقة.

التحكم في الأوزون

يختلف الأوزون الأرضي عن طبقة الأوزون الستراتوسفيرية التي تحمي الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة، وهو مُهيّج للجهاز التنفسي، ويضر بصحة الإنسان والحيوان والنبات.

وتشكل السيطرة على الأوزون على مستوى الأرض تحدياً خاصاً لأنه ملوث ثانوي يتكون في الغلاف الجوي من خلال تفاعلات معقدة تتضمن أكاسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة في وجود ضوء الشمس.

وتسعى الجهات التنظيمية عادةً إلى خفض مستوى الأوزون الأرضي بخفض انبعاثات أكسيد النيتروجين من العمليات الصناعية، لكن من الصعب التنبؤ بآثار هذه السياسات لأن الأوزون الأرضي يتفاعل مع أكسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة بطرق غير خطية.

واعتماداً على البيئة الكيميائية، فإن تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين قد يؤدي إلى زيادة الأوزون على مستوى الأرض بدلاً من ذلك.

ولإجراء دراستهم، قام الباحثون بدمج نموذج الكيمياء الجوية العالمي مع نموذج مناخي يحاكي الأرصاد الجوية المستقبلية.

و استخدم الباحثون نموذج المناخ لتوليد المدخلات الجوية لكل سنة مستقبلية في دراستهم، ومحاكاة عوامل مثل درجات الحرارة المحتملة وسرعات الرياح، بطريقة تلتقط التباين الكامن في مناخ المنطقة.

وبعد ذلك قاموا بإدخال هذه المدخلات إلى نموذج الكيمياء الجوية، الذي يحسب كيف يتغير التركيب الكيميائي للغلاف الجوي بسبب الأرصاد الجوية والانبعاثات.

وركز الباحثون على شرق أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية وشمال شرق الصين، لأن هذه المناطق لديها مستويات مرتفعة تاريخياً من المواد الكيميائية الأولية التي تشكل الأوزون وشبكات مراقبة راسخة لتوفير البيانات.

وقد اختار الباحثون تصميم نموذجين لسيناريوهين مستقبليين، أحدهما يتميز بارتفاع درجات الحرارة والآخر بانخفاض درجات الحرارة، على مدى فترة 16 عاما بين عامي 2080 و2095. وقارنوا هذين السيناريوهين بسيناريو تاريخي يغطي الفترة من عام 2000 إلى عام 2015 لمعرفة آثار انخفاض انبعاثات أكسيد النيتروجين بنسبة 10%.

التقاط التقلبات المناخية

ووجد الباحثون أن شرق أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية حساسة بشكل خاص لزيادة انبعاثات أكسيد النيتروجين من التربة، وهي انبعاثات طبيعية ناجمة عن ارتفاع درجات الحرارة.

ونتيجة لهذه الحساسية، ومع ارتفاع درجة حرارة الأرض ودخول المزيد من أكسيد النيتروجين من التربة إلى الغلاف الجوي، فإن تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين من الأنشطة البشرية سيكون له تأثير أقل على الأوزون على مستوى الأرض.

ومن ناحية أخرى، بما أن العمليات الصناعية في شمال شرق آسيا تسبب المزيد من الأوزون لكل وحدة من أكسيد النيتروجين المنبعثة، فإن خفض الانبعاثات هناك من شأنه أن يؤدي إلى انخفاضات أكبر في الأوزون على مستوى الأرض في سيناريوهات الاحتباس الحراري المستقبلية.

وقد أعطى إجراء عمليات محاكاة مفصلة للأرصاد الجوية، بدلاً من الاعتماد على بيانات الطقس المتوسطة السنوية، للباحثين صورة أكثر اكتمالاً للتأثيرات المحتملة على صحة الإنسان.

ويسعى الباحثون مستقبلاً إلى مواصلة استكشاف التداخل بين الأرصاد الجوية وجودة الهواء، كما يتطلعون إلى توسيع نطاق منهجهم في النمذجة ليشمل عوامل أخرى لتغير المناخ ذات التقلبات العالية، مثل حرائق الغابات أو حرق الكتلة الحيوية.

الأسئلة الشائعة

ما هو الأوزون الأرضي؟

الأوزون الأرضي هو ملوث هواء ضار يتكون نتيجة تفاعلات كيميائية في الغلاف الجوي، ويؤثر سلباً على صحة الإنسان والكائنات الحية.

كيف يؤثر الاحتباس الحراري على الأوزون الأرضي؟

مع ارتفاع درجات حرارة الأرض، يصبح الأوزون الأرضي أقل تأثراً بانخفاض انبعاثات أكسيد النيتروجين في بعض المناطق مثل شرق أمريكا الشمالية وغرب أوروبا.

ما هي المخاطر الصحية المرتبطة بالأوزون الأرضي؟

يساهم الأوزون الأرضي في مشاكل صحية مثل الربو وأمراض القلب، ويسبب آلاف الوفيات المبكرة سنوياً.

كيف يتم قياس انبعاثات أكسيد النيتروجين؟

يمكن قياس انبعاثات أكسيد النيتروجين من خلال مراقبة البيانات الكيميائية وجمع العينات من المناطق الصناعية وغيرها.

ما خطوات تقليل الأوزون الأرضي؟

تشمل هذه الخطوات تقليل انبعاثات أكسيد النيتروجين من الأنشطة الصناعية، وتحسين جودة الهواء بشكل عام.