هناك شيء مشترك بين ألمع غروب الشمس ، والسماء الملبدة بالغيوم ، والأيام التي يسعل فيها الجميع: كل ذلك بسبب الهباء الجوي ، والجسيمات الصغيرة التي تطفو في الهواء. يمكن أن تكون الهباء الجوي عبارة عن قطرات صغيرة وجزيئات غبار وقطع من الكربون الأسود الناعم ومواد أخرى تطفو في الغلاف الجوي وتغير توازن الطاقة بالكامل على الكوكب.
للأيروسولات تأثير كبير على مناخ الكوكب. البعض ، مثل الكربون الأسود والبني ، يسخن الغلاف الجوي للأرض ، بينما يقوم البعض الآخر ، مثل قطرات الكبريتات ، بتبريده. يعتقد العلماء أنه بشكل عام ، فإن طيف الهباء الجوي بأكمله يؤدي في النهاية إلى تبريد الكوكب قليلاً. ولكن لا يزال من غير الواضح تمامًا مدى قوة تأثير التبريد هذا ومدى تقدمه على مدار الأيام أو السنوات أو القرون.
ما هي الهباء الجوي؟
مصطلح "الهباء الجوي" هو مصطلح عام للعديد من أنواع الجسيمات الصغيرة المعلقة في جميع أنحاء الغلاف الجوي ، من حوافه الخارجية إلى سطح الكوكب. يمكن أن تكون صلبة أو سائلة ، متناهية الصغر أو كبيرة بما يكفي لتراها بالعين المجردة.
يأتي الهباء الجوي "الأساسي" ، مثل الغبار أو السخام أو ملح البحر ، مباشرة من سطح الكوكب. يتم رفعها إلى الغلاف الجوي عن طريق الرياح العاتية ، أو ارتفاعها عالياً في الهواء عن طريق انفجار البراكين ، أو إطلاقها من المداخن والحرائق. تتشكل الهباء الجوي "الثانوي" عندما تصطدم مواد مختلفة تطفو في الغلاف الجوي - على سبيل المثال ، المركبات العضوية التي تطلقها النباتات أو قطرات الحمض السائل أو مواد أخرى - مما يؤدي إلى تفاعل كيميائي أو فيزيائي. الهباء الجوي الثانوي ، على سبيل المثال ، يخلق الضباب الذي يطلق على جبال سموكي العظيمة في الولايات المتحدة.
تنبعث الهباء الجوي من مصادر طبيعية وبشرية المنشأ. على سبيل المثال ، يتصاعد الغبار من الصحاري وضفاف الأنهار الجافة والبحيرات الجافة والعديد من المصادر الأخرى. ترتفع تركيزات الهباء الجوي وتنخفض مع الأحداث المناخية ؛ خلال الفترات الباردة والجافة في تاريخ الكوكب ، مثل العصر الجليدي الأخير ، كان هناك غبار في الغلاف الجوي أكثر مما كان عليه خلال الفترات الأكثر دفئًا في تاريخ الأرض. لكن الناس قد أثروا في هذه الدورة الطبيعية - فقد تلوثت بعض أجزاء الكوكب بمنتجات أنشطتنا ، بينما أصبح البعض الآخر رطبًا بشكل مفرط.
أملاح البحر هي مصدر طبيعي آخر للهباء الجوي. يتم تفجيرها من المحيط بواسطة الرياح ورذاذ البحر وتميل إلى ملء الأجزاء السفلية من الغلاف الجوي. في المقابل ، يمكن لبعض أنواع الانفجارات البركانية شديدة الانفجار أن تطلق جزيئات وقطرات عالية في الغلاف الجوي العلوي ، حيث يمكن أن تطفو لأشهر أو حتى سنوات ، معلقة على بعد أميال عديدة من سطح الأرض.
ينتج النشاط البشري العديد من أنواع الهباء الجوي المختلفة. ينتج عن حرق الوقود الأحفوري جزيئات معروفة باسم غازات الاحتباس الحراري - وبالتالي فإن جميع السيارات والطائرات ومحطات الطاقة والعمليات الصناعية تنتج جزيئات يمكن أن تتراكم في الغلاف الجوي. تنتج الزراعة الغبار بالإضافة إلى المنتجات الأخرى مثل منتجات النيتروجين التي تؤثر على جودة الهواء.
بشكل عام ، أدت الأنشطة البشرية إلى زيادة الكمية الإجمالية للجسيمات العائمة في الغلاف الجوي ، والآن يوجد حوالي ضعف كمية الغبار التي كانت موجودة في القرن التاسع عشر. زاد عدد الجسيمات الصغيرة جدًا (أقل من 19 ميكرون) من مادة يشار إليها عادةً باسم "PM2,5،2,5" بنحو 60٪ منذ الثورة الصناعية. كما زادت الهباء الجوي الأخرى ، مثل الأوزون ، مما كان له عواقب صحية خطيرة على الناس في جميع أنحاء العالم.
تم ربط تلوث الهواء بزيادة مخاطر الإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية وأمراض الرئة والربو. وفقًا لبعض التقديرات الحديثة ، كانت الجسيمات الدقيقة في الهواء مسؤولة عن أكثر من أربعة ملايين حالة وفاة مبكرة في جميع أنحاء العالم في عام 2016 ، وكان الأطفال وكبار السن هم الأكثر تضررًا. المخاطر الصحية من التعرض للجسيمات الدقيقة هي الأعلى في الصين والهند ، وخاصة في المناطق الحضرية.
كيف تؤثر الهباء الجوي على المناخ؟
تؤثر الهباء الجوي على المناخ بطريقتين رئيسيتين: عن طريق تغيير كمية الحرارة التي تدخل أو تخرج من الغلاف الجوي ، ومن خلال التأثير على كيفية تشكل السحب.
بعض الهباء ، مثل العديد من أنواع الغبار من الأحجار المكسرة ، يكون لونها فاتحًا وحتى يعكس الضوء قليلاً. عندما تسقط عليها أشعة الشمس ، فإنها تعكس الأشعة العائدة من الغلاف الجوي ، مما يمنع هذه الحرارة من الوصول إلى سطح الأرض. لكن يمكن أن يكون لهذا التأثير أيضًا دلالة سلبية: ثوران جبل بيناتوبو في الفلبين في عام 1991 ألقى بكمية من الجزيئات الصغيرة العاكسة للضوء في طبقة الستراتوسفير العالية ، والتي كانت تعادل مساحة 1,2،1815 ميل مربع ، مما أدى لاحقًا إلى تبريد الكوكب الذي لم يتوقف لمدة عامين. وقد تسبب ثوران بركان تامبورا في عام 1816 في طقس بارد بشكل غير عادي في أوروبا الغربية وأمريكا الشمالية في عام XNUMX ، ولهذا أطلق عليه لقب "عام بلا صيف" - كان الجو باردًا وكئيبًا لدرجة أنه ألهم ماري شيلي لكتابة كتابها القوطي رواية فرانكشتاين.
لكن الهباء الجوي الأخرى ، مثل الجزيئات الصغيرة من الكربون الأسود من الفحم أو الخشب المحترق ، تعمل في الاتجاه المعاكس ، وتمتص الحرارة من الشمس. يؤدي هذا في النهاية إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي ، على الرغم من أنه يبرد سطح الأرض عن طريق إبطاء أشعة الشمس. بشكل عام ، من المحتمل أن يكون هذا التأثير أضعف من التبريد الذي تسببه معظم الهباء الجوي الأخرى - ولكن له تأثير بالتأكيد ، وكلما زاد تراكم مادة الكربون في الغلاف الجوي ، زادت احترار الغلاف الجوي.
تؤثر الهباء أيضًا على تكوين ونمو السحب. تتجمع قطرات الماء بسهولة حول الجزيئات ، لذا فإن الغلاف الجوي الغني بجزيئات الهباء الجوي يفضل تكوين السحب. تعكس الغيوم البيضاء أشعة الشمس الواردة ، مما يمنعها من الوصول إلى السطح وتسخين الأرض والماء ، ولكنها تمتص أيضًا الحرارة التي يشعها الكوكب باستمرار ، وتحبسه في الغلاف الجوي السفلي. اعتمادًا على نوع الغيوم وموقعها ، يمكنها إما تدفئة المناطق المحيطة أو تبريدها.
للأيروسولات مجموعة معقدة من التأثيرات المختلفة على الكوكب ، وقد أثر البشر بشكل مباشر على وجودها وكميتها وتوزيعها. وفي حين أن تأثيرات المناخ معقدة ومتغيرة ، فإن الآثار المترتبة على صحة الإنسان واضحة: فكلما زاد عدد الجزيئات الدقيقة في الهواء ، زاد الإضرار بصحة الإنسان.