Bir MIT araştırması, stratosferdeki duman parçacıklarının ozon tabakasını aşındıran kimyasal reaksiyonları tetikleyebileceğini ve Avustralya’daki orman yangınlarından çıkan duman parçacıklarının 2020’de ozon deliğini yüzde 10 genişlettiğini ortaya çıkardı. 5 Ekim 2022’de Güney Kutbu üzerindeki ozon deliğinin boyutu ve şekli. Kaynak: Joshua Stevens tarafından NASA Dünya Gözlemevi görüntüsü. MIT News tarafından düzenlenmiştir.
Orman Yangınlarından Çıkan Duman Parçacıkları Ozon Tabakasını Aşındırabilir
MIT kimyagerleri, Avustralya’daki orman yangınlarının 2020’de ozon deliğini yüzde 10 oranında genişlettiğini gösteriyor.
{8 }Bir orman yangını, parçacıkların bir yıldan fazla sürüklendiği stratosfere duman pompalayabilir. Yeni bir MIT araştırması, bu parçacıkların orada asılı kaldıklarında, Dünya’yı güneşin zararlı ultraviyole radyasyonundan koruyan koruyucu ozon tabakasını aşındıran kimyasal reaksiyonları tetikleyebileceğini buldu.
Nature dergisinde yayınlanan çalışma 8 Mart, Doğu Avustralya’da Aralık 2019’dan Ocak 2020’ye kadar yanan “Kara Yaz” mega yangınından çıkan dumana odaklanıyor.
MIT ekibi, Avustralya orman yangınlarından çıkan duman parçacıklarının ozon tabakasının incelmesini daha da kötüleştirdiği yeni bir kimyasal reaksiyon belirledi. Yangınlar, bu reaksiyonu tetikleyerek, Güney Yarımküre’nin orta enlemlerinde, Avustralya, Yeni Zelanda ve Afrika ile Güney Amerika’nın bazı kısımlarında bulunan bölgelerde toplam ozonun yüzde 3-5 oranında azalmasına büyük olasılıkla katkıda bulundu.
Araştırmacıların modeli ayrıca, yangınların kutup bölgelerinde Antarktika üzerindeki ozon deliğinin kenarlarını yiyip bitiren bir etkiye sahip olduğunu da gösteriyor. 2020’nin sonlarına doğru, Avustralya orman yangınlarından çıkan duman parçacıkları Antarktika ozon deliğini 2,5 milyon kilometrekare, yani bir önceki yıla kıyasla alanının yüzde 10’u kadar genişletti.
Orman yangınlarının ozon üzerinde uzun vadeli etkisinin ne olacağı belli değil iyileşmek. Birleşmiş Milletler kısa bir süre önce, ozon tabakasını incelten kimyasalları aşamalı olarak ortadan kaldırmaya yönelik sürekli uluslararası çabalar sayesinde, ozon deliğinin ve dünyadaki ozon tabakasının incelmesinin iyileşme yolunda olduğunu bildirdi. Ancak MIT araştırması, bu kimyasallar atmosferde kaldığı sürece büyük yangınların ozonu geçici olarak tüketen bir reaksiyona yol açabileceğini öne sürüyor.
“2020’deki Avustralya yangınları, bilim camiası için gerçekten bir uyanış çağrısıydı. MIT’de Lee ve Geraldine Martin Çevre Çalışmaları Profesörü ve Antarktika ozon deliğinden sorumlu kimyasalları ilk kez tanımlayan önde gelen bir iklim bilimcisi olan Susan Solomon diyor. “Orman yangınlarının etkisi daha önce ozon geri kazanımı [öngörülerinde] hesaba katılmamıştı. Ve bence bu etki, gezegen ısındıkça yangınların daha sık ve yoğun hale gelip gelmemesine bağlı olabilir.”
Çalışmaya Solomon ve MIT araştırma bilimcisi Kane Stone ile Çevre ve İklim Enstitüsü’nden işbirlikçiler öncülük ediyor. Guangzhou, Çin’de araştırma; ABD Ulusal Okyanus ve Atmosfer İdaresi; ABD Ulusal Atmosferik Araştırma Merkezi; ve Colorado Eyalet Üniversitesi.
Klor çağlayanı
Yeni çalışma, Solomon ve meslektaşlarının 2022’de orman yangınları ve orman yangınları arasında kimyasal bir bağlantıyı belirledikleri keşiflerini genişletiyor. ozon tabakasının incelmesi. Araştırmacılar, orijinal olarak fabrikalar tarafından kloroflorokarbonlar (CFC’ler) şeklinde yayılan klor içeren bileşiklerin, yangın aerosollerinin yüzeyi ile reaksiyona girebileceğini buldular. Buldukları bu etkileşim, nihai ozon tüketen molekül olan klor monoksit üreten bir kimyasal kaskadı başlattı. Elde ettikleri sonuçlar, Avustralya’daki orman yangınlarının yeni tanımlanan bu kimyasal reaksiyon yoluyla büyük olasılıkla ozonu tükettiğini gösterdi.
Solomon, “Ancak bu, stratosferde gözlemlenen tüm değişiklikleri açıklamıyordu,” diyor. “Tamamen kontrolden çıkmış klorla ilgili bir sürü kimya vardı.”
Yeni çalışmada ekip, Avustralya’daki orman yangınlarının ardından stratosferdeki moleküllerin bileşimine daha yakından baktı. Üç bağımsız uydu verilerini taradılar ve yangınları takip eden aylarda orta enlemlerde hidroklorik asit konsantrasyonlarının önemli ölçüde düştüğünü, klor monoksitin ise yükseldiğini gözlemlediler.
Yangınlarda hidroklorik asit (HCl) mevcuttur. CFC’ler zamanla doğal olarak parçalandıkça stratosfer. Klor HCl şeklinde bağlı olduğu sürece ozonu yok etme şansı yoktur. Ancak HCl parçalanırsa klor, oksijenle reaksiyona girerek ozon tabakasına zarar veren klor monoksit oluşturabilir.
Kutup bölgelerinde, yaklaşık 155 kelvin soğuk sıcaklıklarda bulut parçacıklarının yüzeyiyle etkileşime girdiğinde HCl parçalanabilir. . Ancak bu reaksiyonun, sıcaklığın çok daha yüksek olduğu orta enlemlerde meydana gelmesi beklenmiyordu.
“Orta enlemlerde HCl’nin benzeri görülmemiş miktarda düşmesi, benim için bir tür tehlike sinyaliydi.” Solomon diyor.
Merak etti: Ya HCl, daha yüksek sıcaklıklarda ve ozonu yok etmek için klor salacak şekilde duman parçacıklarıyla etkileşime girebilseydi? Böyle bir reaksiyon mümkün olsaydı, bu, moleküllerin dengesizliğini ve Avustralya’daki orman yangınlarının ardından gözlemlenen ozon tabakasının incelmesinin çoğunu açıklardı.
Dumanlı sürüklenme
Solomon ve meslektaşları, kimya literatürünü baştan sona araştırdılar. ne tür organik moleküllerin daha yüksek sıcaklıklarda HCI ile reaksiyona girerek onu parçalayabildiğini görün.
“İşte, HCl’nin çok çeşitli organik türlerde son derece çözünür olduğunu öğrendim,” diyor Solomon. “Pek çok bileşiğe küsmeyi seviyor.”
O zaman soru, Avustralya’daki orman yangınlarının HCl’nin parçalanmasını ve sonrasında ozon tabakasının incelmesini tetikleyebilecek bileşiklerden herhangi birini salıp salmadığıydı. Ekip, yangınlardan sonraki ilk günlerde duman parçacıklarının bileşimine baktığında, tablo net olmaktan çok uzaktı.
“O şeye baktım ve ellerimi havaya kaldırdım ve içinde çok fazla şey olduğunu düşündüm. Orada, bunu nasıl çözeceğim? Süleyman hatırlıyor. “Ama sonra, HCl’nin düştüğünü görmenizin aslında birkaç hafta sürdüğünü fark ettim, bu nedenle eski orman yangını parçacıklarıyla ilgili verilere gerçekten bakmanız gerekiyor.”
Ekip aramasını genişlettiğinde, bu dumanı buldular parçacıklar, HCl konsantrasyonlarının düştüğü aynı bölge ve zamanlarda, orta enlemlerde stratosferde dolaşarak aylarca varlığını sürdürdü.
“HCI’nin çoğunu gerçekten çeken, eski duman parçacıklarıdır,” Solomon diyor. “Ve sonra, şaşırtıcı bir şekilde, orta enlemlerde, çok daha yüksek sıcaklıklarda, ozon deliğinde elde ettiğiniz reaksiyonların aynısını elde edersiniz.”
Ekip bu yeni kimyasal reaksiyonu bir atmosfer modeline dahil ettiğinde. kimyayı incelediler ve Avustralya orman yangınlarının koşullarını simüle ettiler, orta enlemlerde stratosfer boyunca ozonun yüzde 5 oranında azaldığını ve Antarktika üzerinde ozon deliğinin yüzde 10 oranında genişlediğini gözlemlediler.
HCl ile reaksiyon şöyledir: muhtemelen orman yangınlarının ozonu tüketebileceği ana yol. Ancak Solomon, stratosferde sürüklenen başka klor içeren bileşikler olabileceğini ve orman yangınlarının kilidini açabileceğini tahmin ediyor.
Solomon, “Artık zamana karşı bir tür yarış var,” diyor. “İnşallah, iklim değişikliği ile yangınların sıklığı artmadan klor içeren bileşikler yok edilmiş olur. Bu, küresel ısınma ve bu klor içeren bileşikler konusunda tetikte olmak için daha fazla nedendir.”
Referans: “Orman yangını aerosolünün neden olduğu klor aktivasyonu ve gelişmiş ozon incelmesi”, yazan Susan Solomon, Kane Stone, Pengfei Yu, D. M. Murphy, Doug Kinnison, A. R. Ravishankara ve Peidong Wang, 8 Mart 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05683-0
Bu araştırma, kısmı, NASA ve ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından.