الأوزون هو جزيء أكسجين يتكون من ثلاث ذرات. في الستراتوسفير ، على ارتفاع 10 إلى 50 كيلومترا ، توجد طبقة أوزون تلعب دورا مهما في حماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة. ومع ذلك ، بسبب التأثير البشري ، بدأت كمية الأوزون في الستراتوسفير في الانخفاض ، مما يشكل تهديدا للحياة على هذا الكوكب.
طور الباحثون عدة طرق للتحكم في كمية الأوزون في الغلاف الجوي وقياسها. واحدة من الطرق الرئيسية هي قياس الطيف الضوئي. يتم استخدامه لقياس الكثافة البصرية لطبقة الأوزون. باستخدام مقياس الطيف الضوئي ، يحلل العلماء امتصاص الأوزون للأشعة فوق البنفسجية. كلما كانت طبقة الأوزون أكثر سمكا ، قل الإشعاع الذي يصل إلى سطح الأرض.
طريقة أخرى لقياس كمية الأوزون هي المسعرات الكهروكيميائية. تستخدم هذه الطريقة أجهزة استشعار كهروكيميائية لتسجيل التغيرات في التيار المار عبر الأقطاب الكهربائية عند التفاعل مع الأوزون. كلما زاد الأوزون في الغلاف الجوي ، يتم إطلاق المزيد من الحرارة عندما يتأكسد على الأقطاب الكهربائية ، مما يؤدي إلى تغيير في التيار.
نتائج قياسات كمية الأوزون هي مؤشر مهم على الحالة البيئية لكوكبنا. بفضل هذه البيانات ، يمكن للعلماء تحليل ديناميكيات التغيرات في طبقة الأوزون واتخاذ تدابير للحفاظ عليها واستعادتها.
طرق قياس الأوزون في الغلاف الجوي
واحدة من أكثر الطرق شيوعا هي القياس الطيفي للأوزون. تعتمد هذه الطريقة على تحليل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية التي تمر عبر الغلاف الجوي. في هذه الحالة ، يتم استخدام مقاييس الطيف الضوئي التي يمكنها قياس شدة الضوء في أجزاء مختلفة من الطيف. باستخدام البيانات الطيفية ، من الممكن تحديد تركيز الأوزون في الغلاف الجوي.
طريقة أخرى لقياس الأوزون هي تقنية البالون. تعتمد هذه الطريقة على الحصول على عينات الأوزون في الغلاف الجوي باستخدام الأسطوانات والتحليل اللاحق للعينات التي تم جمعها في المختبر. تتيح لك هذه الطريقة الحصول على بيانات دقيقة عن تركيز الأوزون ، ولكنها تتطلب الكثير من الوقت والموارد.
هناك أيضا طرق لقياس الأوزون على منصات المراقبة الأرضية. في هذه الحالة ، يتم استخدام الأدوات المثبتة على الأرض ، والتي يمكن أن تقيس باستمرار تركيز الأوزون في الغلاف الجوي. يمكن استخدام هذه البيانات لرصد التغيرات في حالة طبقة الأوزون.
| طريقة القياس | المزايا | العيوب |
|---|---|---|
| القياس الطيفي | سريع وغير مكلف نسبيا | قد تتأثر بالغازات والهباء الجوي الأخرى |
| تقنية البالون | دقة عالية | يتطلب الكثير من الوقت والموارد |
| عمليات الرصد الأرضية | رصد التغيرات الطويلة الأجل | تغطية مكانية محدودة |
كل من هذه الطرق لها مزاياها وعيوبها ، ويعتمد اختيارها على المهام والشروط المحددة للدراسة. ومع ذلك ، فإنها تلعب معا دورا مهما في قياس الأوزون وتساعدنا على فهم حالة طبقة الأوزون وتأثيرها على كوكبنا.
طرق القياس الآلية
قياس الطيف الضوئي
قياس الطيف الضوئي هو طريقة لقياس الأوزون باستخدام مقاييس الطيف الضوئي التي تقيس امتصاص الضوء بواسطة الأوزون في الغلاف الجوي. تعتمد هذه الطريقة على تحليل قدرات الامتصاص المختلفة للأوزون بأطوال موجية مختلفة.
محللات الغاز
أجهزة تحليل الغاز هي أجهزة قياس تستخدم لتحديد محتوى الأوزون في الغلاف الجوي. غالبا ما يستخدمون طريقة قياس التيار بناء على تغيير في التيار نتيجة تفاعل بين الأوزون والقطب الكهربائي. يمكن أن تكون أجهزة تحليل الغاز محمولة أو ثابتة.
محطات الأرصاد الجوية الآلية
محطات الأرصاد الجوية الآلية هي أنظمة معقدة تشمل أدوات قياس مختلفة لقياس الأوزون وبارامترات الأرصاد الجوية الأخرى. عادة ما يتم تجهيز مقياس الدعم الكلي بأجهزة استشعار لقياس محتوى الأوزون في الغلاف الجوي وتركيزه وتوزيعه. يمكن لهذه المحطات العمل بشكل مستقل وجمع البيانات لفترة طويلة.
مكتشفات نطاق الليزر
أجهزة تحديد المدى بالليزر ، والمعروفة أيضا باسم الليدار (من الإنجليزية. الكشف عن الضوء وتتراوح) لقياس المسافة إلى الأجسام الفردية في الغلاف الجوي ، بما في ذلك طبقة الأوزون. إنهم يعملون على مبدأ إصدار شعاع ليزر وقياس الوقت المستغرق في عكسه من جسم والعودة إلى الكاشف. يمكن أن توفر أجهزة تحديد المدى بالليزر معلومات حول التوزيع الرأسي للأوزون في الغلاف الجوي على ارتفاعات مختلفة.