૧૯૫૫ થી ૨૦૦૫ સુધીના સમયગાળામાં ઉત્તર ધ્રુવના ૫૦% પાણીને ગરમ કરવા માટે અને સરેરાશ તાપમાનમાં ૩૩%નો વધારો કરવા માટે વાતાવરણમાંથી ઓઝોન વાયુને ઓછો કરતા ‘ODS’ (ઓઝોન ડીપ્લીટીંગ સબસ્ટન્સીસ) જવાબદાર હતા. આ ‘ODS’નો ઉપયોગ પ્રશીતકો, દ્રાવકો અને પ્રોપેલન્ટ તરીકે કરવામાં આવતો હતો. આ ‘ODS’ જ પૃથ્વીની આસપાસના ઓઝોન વાયુઓના આવરણમાં પડેલાં બાકોરાંઓ માટે જવાબદાર છે. પૃથ્વીની આસપાસનું ઓઝોનનું આવરણ સૂર્યના અતિ તીવ્રતાવાળા પારજાંબલી વિકિરણમાંથી (અલ્ટ્રાવાયોલેટ રેઝ) મોટા ભાગનું વિકિરણ પોતાનામાં શોષી લે છે, જે પૃથ્વી પરની જીવસૃષ્ટિ માટે આશીર્વાદરૂપ છે. પારજાંબલી વિકિરણ જો ગળાયા વગર જ પૃથ્વી પર પહોંચે તો તે માનવીને ચામડીનું કેન્સર, મોતિયાના દર્દ કરે અને છોડવાઓને નુકસાન કરે. આર્કટીક (ઉત્તર ધ્રુવીય) પ્રદેશનું હવામાન હળવું થવાની સંભાવના કેમ પ્રબળ છે? કારણ કે ત્યાં ઓઝોન ઓછો કરતા ‘ODS’ વાતાવરણમાંથી ઓછા થઇ રહ્યા છે. ઓઝોનના આવરણમાં અત્યાર સુધીનું મોટામાં મોટું કદ ધરાવતું કયું બાકોરું જોવા મળ્યું? વાર્ષિક ધોરણે ઉદ્ભવતું આ બાકોરું ઓગસ્ટ, ૨૦૨૦થી કદમાં મોટું થવા માંડયું હતું અને ઓકટોબર માસના પહેલા પખવાડિયામાં વિસ્તાર પામીને તે ૨ કરોડ ૪૦ ચો.કિ.મી.નો વિસ્તાર ધરાવતું હતું! ઓઝોનનું આવરણ પૃથ્વીની સપાટીથી ૭ માઇલની ઊંચાઇથી શરૂ કરીને ૨૫ માઇલ ઊંચાઇ સુધીનો પહોળો પટ ધરાવે છે. ઓઝોનના આવરણના બાકોરાના નિર્માણની પ્રક્રિયા શાને આભારી છે?
આર્કટીક (ઉત્તર ધ્રુવ) પ્રદેશના ઠંડા પાણી ગરમ થવા માટે કયું પરિબળ જવાબદાર છે?
જાન્યુઆરી ૨૦,૨૦૨૦ ના રોજ પ્રકાશિત ‘નેચર કલાઇમેટ ચેન્જ’ અભ્યાસ સંશોધનમાં કોલંબિયા યુનિવર્સિટીના વિજ્ઞાનીઓએ વાતાવરણમાંથી ‘ઓઝોન ઓછો કરતા પદાર્થો’ (ઓઝોન ડીપ્લીટીંગ સબસ્ટન્સીસ, ODS)ની ગ્રીન હાઉસ અસર કે જે પૃથ્વીના સરેરાશ તાપમાનમાં વધારો કરે છે તે અસરને તપાસી હતી. તેમને જાણવા મળ્યું કે પૃથ્વીના નિમ્ન વાતાવરણમાં ઓઝોન વાયુને ઓછો કરતા આ પદાર્થો તો ૧૯૫૫ થી૨૦૦૫ સુધીના સમયગાળામાં ઉત્તર ધ્રુવના 50% પાણી ગરમ થવા માટે અને સરેરાશ વૈશ્વિક તાપમાનમાં ૩૩% વધારા માટે જવાબદાર હતા. જો કે માનવીના પ્રયત્નોને કારણે કાર્બનમોનોકસાઇડ અને કાર્બન ડાયોકસાઇડ જેવા ગ્રીનહાઉસ વાયુઓની અસર એટલા માટે ઓછી થઇ છે કે અગાઉ જેટલા પ્રમાણમાં તેમને ઉત્પન્ન કરવામાં આવતા હતા તેટલા પ્રમાણમાં હાલમાં તેમને ઉત્પન્ન કરવામાં આવતા નથી. પરંતુ નિમ્ન વાતાવરણમાં ઓઝોનને ઓછો કરતા પદાર્થો ‘ODS’ પદાર્થો ૧૯૨૦ થી ૧૯૩૦ ના સમયગાળા દરમ્યાન જેટલા પ્રમાણમાં ઉત્પન્ન કરવામાં આવતા હતા અને તેમને ઉપયોગ પ્રશીતકો, દ્રાવકો તરીકે અને પ્રોપેલન્ટ (ધકકો આપનાર) તરીકે કરવામાં આવતો હતો. આ ‘ODS’ (ઓઝોન ડીપ્લીટીંગ સબસ્ટન્સીસ, ઓઝોનને ખાલી કરતા પદાર્થો) સંપૂર્ણ માનવસર્જીત હતા જેમને કલોરોફલોરો કાર્બનો પણ કહેવામાં આવે છે. તેઓ માનવસર્જીત હતા અને તેઓ આ સમયાંતર પહેલાં હયાત નહોતા. ૧૯૮૦ માં પૃથ્વીના સમતાપ આવરણ (સ્ટ્રેટોસ્ફીઅર)માં રહેલા ઓઝોનના આવરણમાં એક બાકોરું જોવા મળ્યું હતું. આ સમતાપ આવરણ સૂર્યના લગભગ મોટા ભાગના અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણને પોતાનામાં શોષી લે છે, જે પૃથ્વી પરની જીવસૃષ્ટિ માટે આશીર્વાદરૂપ છે. વિજ્ઞાનીઓ જણાવે છે કે ઓઝોનના પડમાં પડેલું આ બાકોરું નિમ્ન વાતાવરણમાં ઓઝોનને ઓછો કરતા ODS (ઓઝોન ડીપ્લીટીંગ સબસ્ટન્સીસ) પદાર્થોને કારણે પડયું હતું.
પૃથ્વીનું આ સમતાપ આવરણ કેટલી ઊંચાઇએ રહેલું છે?
આ સમતાપ આવરણ (સ્ટ્રેટોસ્ફીઅર) પૃથ્વીથી ૭ માઇલથી આશરે ૨૫ માઇલની ઊંચાઇ સુધી વ્યાપેલું છે. આ સમતાપ આવરણમાં રહેલું ઓઝોન વાયુનું પડ સનસ્ક્રીનનો રોલ અદા કરે છે. તે સૂર્યમાંથી પૃથ્વી તરફ ફંગોળાતા મોટા ભાગના પારજાંબલી વિકિરણને પોતાનામાં શોષી લે છે. અતિ તીવ્રતાવાળાં આ પારજાંબલી કિરણો જો ગળાયા વગર પૃથ્વી પર પહોંચે તો તેઓ માનવીને ચામડીનું કેન્સર, મોતિયાના દર્દ કરી શકે અને છોડવાઓને નુકસાન કરે છે. પૃથ્વીના આ સમતાપ આવરણમાં રહેલા ઓઝોનના આવરણમાંથી અતિ તીવ્રતાવાળાં પારજાંબલી કિરણો નરમ બનીને પૃથ્વી પર આવે છે, જે પૃથ્વી પરની જીવસૃષ્ટિ માટે આશીર્વાદરૂપ છે.
વિજ્ઞાનીઓએ વાતાવરણના આ ઓઝોનને ખાલી કરતા ‘ODS’ પદાર્થોની હવામાન પર અસર સમજવા માટે ‘હવામાન મોડેલ’નો ઉપયોગ કર્યો
‘કોલમ્બિયા સ્કૂલ ઓફ એંન્જિનિયરીંગ એન્ડ એપ્લાઇડ સાયન્સ’ અને ‘લેમોન્ટ ડોહાર્ટી પૃથ્વી નિરીક્ષણ વેધશાળા’ના વિજ્ઞાનીઓએ આ ઓઝોન ખાલી કરતા ‘ODS’ પદાર્થોની ઉત્તર ધ્રુવીય પ્રદેશના હવામાન પર થતી અસરોને સમજવા માટે હવામાન મોડેલોનો ઉપયોગ કર્યો હતો. આ પરિણામો ‘મોન્ટ્રીઅલ સંધિ’ના મહત્ત્વ પર પ્રકાશ ફેંકે છે. આ કરાર પર દુનિયાના આશરે ૨૦૦ દેશોએ સહીસિકકા કર્યા છે. ઉત્તર ધ્રુવીય પ્રદેશનું હવામાન હળવું થવાની કાર્યવાહી આગળ વધી રહી છે કારણ કે હાલમાં ત્યાંના વાતાવરણ પર અસર કરી રહેલા ઓઝોન ઓછો કરતા ‘ODS’ પદાર્થો વાતાવરણમાંથી ઓછા થઇ રહ્યા છે. આવનારા દશકાઓમાં સરેરાશ વૈશ્વિક તાપમાનમાં વધારો કરવા બાબતે સમતાપ આવરણમાં બાકોરાં પાડીને ઓઝોનનો જથ્થો ઘટાડી રહેલા આ ‘ODS’ પદાર્થોનો રોલ જરૂર ઓછો થઇ જશે.
ઓઝોનના આવરણનું બાકોરું એ કેવો પ્રદેશ છે?
ઓઝોનના આવરણનું બાકોરું એ પૃથ્વીના સમતાપ આવરણનો એવો વિસ્તાર છે કે જયાં ઓઝોન વાયુ ઘણો ઓછો થઇ ગયેલો હોય. આ ઓઝોનનું આવરણ સૂર્યમાંથી પૃથ્વી તરફ ફંગોળાતા મોટા ભાગનાં અલ્ટ્રા વાયોલેટ (પારજાંબલી વિકિરણ)ને પોતાનામાં શોષી લે છે. આથી સૂર્યનાં કિરણો નરમ બનીને પૃથ્વી પર પહોંચે છે. આ સમતાપ આવરણ પૃથ્વીના ક્ષોભાવરણ (ટ્રોપોસ્ફિયર)ની પણ મેસોસ્ફિયરની નીચે આવેલું છે.
હાલમાં ઓઝોનના આવરણનાં બાકોરાંની શી સ્થિતિ છે?
૨૦૨૦માં પૃથ્વીના દક્ષિણ ધ્રુવ પર અસામાન્ય આબોહવાના પ્રવાહોને કારણે સપ્ટેમ્બર અને ઓકટોબર મહિનામાં ઓઝોનના આવરણમાંથી ઓઝોન ખાલી થવાની પ્રક્રિયા નાટયાત્મક રીતે મર્યાદિત રહી હતી. આ કારણથી ઓઝોનના આવરણમાં પડેલું બાકોરું ૧૯૮૨ થી અત્યાર સુધી દેખાયેલા તમામ બાકોરાંઓ કરતાં સૌથી નાના કદનું દેખાયું હતું. ૮મી સપ્ટેમ્બર, ૨૦૧૯ ના રોજ ઓઝોનના આવરણમાં પડેલાં બાકોરાંનું કદ ૧ કરોડ ૬૪ લાખ કિ.મી. જણાયું હતું પણ ત્યાર પછી નાસાના અને નોઆના કૃત્રિમ ઉપગ્રહોએ મેળવેલાં અવલોકનો પ્રમાણે તે વર્ષના બાકી રહેલા મહિનાઓના દિવસો દરમ્યાન આ બાકોરું ૧ કરોડ ચો.કિ.મી. ક્ષેત્રફળ ધરાવતું હતું. આમ તે બાકોરાના ક્ષેત્રમાં અગાઉ કરતાં ઘટાડો થયેલો જણાયો હતો.
સામાન્ય આબોહવાની પરિસ્થિતિ દર્શાવતાં વર્ષો દરમ્યાન સપ્ટેમ્બર મહિનાના ઉત્તરાર્ધમાં અથવા તો ઓકટોબરના પૂર્વાર્ધમાં આ ઓઝોનના આવરણના બાકોરાનું ક્ષેત્રફળ આશરે ૮૦ લાખ ચો. માઇલ સુધી વિસ્તાર પામે છે. આ ઓઝોન એ પોતાના બંધારણમાં ઓકિસજનના ત્રણ પરમાણુઓ ધરાવતો ઘણો સક્રિય અણુ છે, જે કુદરતમાં મર્યાદિત પ્રમાણમાં નિર્માણ પામે છે. ઓઝોનનું આવરણ પૃથ્વીની સપાટીથી આશરે ૭ માઇલની ઊંચાઇએથી ૨૫ માઇલની ઊંચાઇ સુધી વિસ્તરેલા પૃથ્વીના સમતાપ આવરણ (સ્ટ્રેટોસ્ફીઅર) માં રહેલું છે.
દક્ષિણ ધ્રુવ ઉપરના ઓઝોનના આવરણમાં પડેલું બાકોરું આખરે પુરાઇ ગયું
અત્યાર સુધીનું મોટામાં મોટું અને અત્યાર સુધીનું સૌથી ઊંડું એવું ઓઝોનના આવરણમાં પડેલું બાકોરું છેવટે પુરાઇ ગયું છે. વાર્ષિક ધોરણે ઉદ્ભવતું આ બાકોરું ઓગસ્ટ ૨૦૨૦ થી કદમાં મોટું થવા માંડયું હતું અને છેવટે ઓકટોબર માસના પહેલા પખવાડિયામાં વિસ્તાર પામીને તે ૨ કરોડ ૪૦ લાખ ચો.કિ.મી. વિસ્તર્યું હતું. આમ તે અત્યાર સુધીનું સૌથી મોટામાં મોટું બાકોરું બન્યું હતું. આ બાકોરું પ્રબળ, સ્થાયી અને ઠંડા ધ્રુવીય વમળને કારણે વિસ્તાર પામ્યું હતું. જેને કારણે પૃથ્વીના દક્ષિણ ધ્રુવની ઊંચા અક્ષાંસોએ રહેલી ઓઝોનથી સમૃધ્ધ હવા ત્યાંના નીચા અક્ષાંશોએ રહેલી ઓઝોનથી ખાલીખમ થઇ ગયેલી હવા સાથે ભળી શકી નહોતી.
આ ઓઝોનનું બાકોરું એ વધારે શીતળ તાપમાનને કારણે ઓઝોનના આવરણની પાતળા પડી જવાની ઘટના છે. સમતાપ આવરણના ઊંચાઇવાળા વિસ્તારોમાં જેમ જેમ વાતાવરણનું તાપમાન વધવાનું શરૂ થાય છે, તેમ તેમ સમતાપ આવરણમાં આ ઓઝોન ખાલી થવાની પ્રક્રિયા ધીમી પડે છે, ધ્રુવીય વમળ નબળું પડે છે અને વિખેરાઇ જાય છે. ડિસેમ્બરના ઉત્તરાર્ધમાં ઓઝોનના સ્તરો સામાન્યવત્ બને છે. જો કે આ વખતે આ પ્રક્રિયા સમ્પન્ન થવામાં વધારે સમય લાગ્યો હતો.
પૃથ્વીના સમતાપ આવરણમાં સ્થળાંતર કરતા માનવસર્જીત રસાયણોને કારણે ઓઝોનના બાકોરાના નિર્માણની પ્રક્રિયાને વેગ મળે છે. પણ જેમ જેમ વધારે હૂંફાળા તાપમાનનો પ્રભાવ વધે છે, તેમ તેમ તે બાકોરું કદમાં સંકોચાવા લાગે છે. મોન્ટ્રીઅલ સંધિ પ્રમાણે તેવા પદાર્થો કે જેઓ ઓઝોનના આવરણમાં આવાં બાકોરાંઓ માટે જવાબદાર છે, તેવા પદાર્થોના ઉત્પાદન અને વપરાશ પર નિયંત્રણો લાદવા જરૂરી છે. આવાં આશરે ૧૦૦ રસાયણોને ઓળખી કાઢવામાં આવ્યાં છે. હેલોજેન પર પ્રતિબંધ મૂકવામાં આવ્યા પછી આ ઓઝોનના આવરણમાં સુધારો થયેલો જોવા મળ્યો છે.
