اشتعلت حرائق الغابات عبر آلاف الأفدنة من الغابات وظلمت السماء فوق أوريغون وواشنطن لأسابيع. دمر الجفاف المحاصيل في مونتانا وداكوتا. تسببت الأعاصير في هطول أمطار غزيرة وفيضانات في فلوريدا وبورتوريكو. المنازل والشركات - والأرواح - فقدت.
هذه الأحداث ليست سوى عينة من الدمار الذي يمكن أن يسببه الانقلاب السيئ في الطقس. وقد حدثت في شهر واحد فقط هذا العام - سبتمبر - في الولايات المتحدة فقط.
الشرح:التنبؤ بالطقس والطقس
لا عجب أن الناس طالما سعوا للسيطرة على الطقس. توفر الكمية المناسبة من الشمس والمطر محاصيل صحية وأمانًا وازدهارًا. كثير أو قليل جدا - الجوع والموت.
في الخيال ، يمكن للناس تغيير الطقس. على سبيل المثال ، تستخدم لعبة X-Men's Storm سيطرتها على الغلاف الجوي لخلق الأعاصير والعواصف الثلجية والبرق وغيرها من الظواهر. ساحرة تدعى جاديس تجلب الشتاء الذي لا ينتهي إلى أرض نارنيا في الأسد والساحرة وخزانة الملابس . والفيلم الجديد Geostorm لديه وجهة نظر حديثة ، مع مجموعة من الأقمار الصناعية التي تتحكم في الطقس والتي تبقي القوى المدمرة للكوكب تحت السيطرة.
لا شيء من هذا ممكن في الواقع. لا أحد يستطيع ردع إعصار بإطلاق النار (على الرغم من الشائعات التي تشير إلى عكس ذلك). لا أحد يستطيع ترويض الإعصار بالنيتروجين السائل (على الرغم من حصول شخص ما على براءة اختراع لهذا المفهوم). لا يزال الناس تغيير الطقس.
كان تعديل الطقس ، من نوع ما ، ممكنًا منذ الأربعينيات. يمكننا الآن أن نتسبب في قيام بعض السحب بتفريغ الرطوبة الزائدة عند الطلب. بدأ الناس أيضًا في تغيير الطقس بطريقة غير مقصودة - من خلال الأنشطة التي تعمل على تغيير مناخ الأرض. حتى أن هناك جدلًا حول ما إذا كان ينبغي تطوير البرامج للتراجع عن هذه التغييرات مع الهندسة الجيولوجية.
ومع ذلك ، فإن السؤال الكبير هو ما إذا كان تغيير طقس الأرض فكرة جيدة على الإطلاق.
سحب البذر
إنه يناير ، على بعد حوالي 80 كيلومترًا (50 ميلاً) شمال بويز بولاية أيداهو. تقلع طائرتان وتحلقان في السحب. على الأرض توجد محطات رادار متنقلة ستتساقط الثلوج في مكانها لأسابيع. يتحكم علماء الغلاف الجوي في كل هذه المعدات ، في انتظار بدء التجربة. هم جزء من مشروع يسمى SNOWIE. هذا اختصار لسحب الشتاء الشتوية المصنّعة والبذور والطبيعية - تجربة أيداهو. (يشير Orographic إلى شيء مرتبط بالجبال.) يدرس العلماء هنا استمطار السحب ، وهي طريقة تهدف إلى زيادة كمية المطر أو الثلج المتساقط من السماء.
بدأت عملية البذر السحابي في عام 1946. وكان ذلك عندما كان الكيميائي فينسينت شايفر يختبر سحابة في مختبره.
لقد أراد تبريد السحابة ، لذلك وضع الثلج الجاف - ثاني أكسيد الكربون المجمد - في الغرفة. على الفور ، كانت الغرفة مليئة ببلورات الجليد. "الجليد الجاف ، المتساقط على السحابة ، تسبب في ظهور أجزاء من الجليد تحت المجهر في السحابة" ، أخبار العلوم ذكرت في يناير 1947. هذا "تحول إلى ثلج وسقط على الأرض".
استبدلت الأبحاث اللاحقة الجليد الجاف بجزيئات صغيرة من يوديد الفضة .
للحصول على هذا في سحابة ، يخلط العلماء أولاً المركب بمادة قابلة للاشتعال. ثم يتم حرق هذه المادة ، وإرسال دخان مملوء بجزيئات يوديد الفضة إلى السحابة.
تصبح هذه الجسيمات نوى التي يمكن أن تسمح لقطرات المطر المائي السائل بالتجميد وتصبح بلورات ثلجية. في أعالي السحابة ، سيتكثف بخار الماء حول بلورات الجليد المتكونة حديثًا ، مما يؤدي إلى نموها. عندما تكبر البلورات بدرجة كافية ، تسقط على الأرض. هذا مشابه لما يحدث بشكل طبيعي في السحابة التي ستؤدي إلى هطول الأمطار. يمكن أن يتحول الغبار أو الدخان أو الملح إلى نوى تسمح بشكل طبيعي للقطرات السائلة للسحابة بالتجميد.
بمجرد اكتشاف البذر السحابي ، بدأ العلماء في التكهن بما قد يكون في الأفق. نهاية البرد. خزانات مملوءة بمياه الشرب. منع العواصف الجليدية القاتلة. تغيير مسار الأعاصير.
يتذكر Roelof Bruintjes قائلاً:"حتى أحد العلماء الذين فازوا بجائزة نوبل لعام 1932 قال إنه في غضون 10 سنوات يمكننا تغيير مسار الإعصار". إنه عالم الغلاف الجوي في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) في بولدر ، كولورادو. في الواقع ، يلاحظ ، "أظهرت الأبحاث اللاحقة لنا أن الأشياء أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير." قد تعمل البذر السحابي ، ولكن ليس لكل سحابة في كل مكان.
في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، استثمرت الولايات المتحدة وحكومات أخرى بكثافة في أبحاث تعديل الطقس. لقد رأوا إمكانات ليس فقط لمساعدة شعبهم ولكن أيضًا لمساعدة الجيش. يمكن أن يكون التحكم في الطقس سلاحًا محتملاً. كما يمكن أن يسمح للجيوش بضمان حصولها على الطقس الذي تحتاجه لعملية معينة.
ومع ذلك ، فإن ما نجح في المختبر لم ينجح تمامًا في السماء. لم تنته كل محاولات البذر السحابي بالمطر أو الثلج. وحتى في تلك التي فعلت ذلك ، كان من المستحيل معرفة ما إذا كانت البذر قد تسبب في هطول الأمطار أو إذا كان المطر أو الثلج قد سقط من تلقاء نفسه. يوضح جيفري فرينش:"هناك الكثير من التباين الطبيعي". إنه عالم الغلاف الجوي بجامعة وايومنغ في لارامي.
بمرور الوقت ، تضاءلت الأموال المخصصة لبحوث استمطار السحب. تم بذل المزيد من الجهود لتحسين التنبؤ بالطقس. ومع ذلك ، لم يختف تعديل الطقس. أكثر من 50 دولة لديها الآن برامج البذر السحابي ، وفقًا لمنظمة الأرصاد الجوية العالمية. الصين ، على سبيل المثال ، أطلقت مئات الصواريخ لبذر السحب في عام 2008. كان هدفها ضمان سماء صافية لحفلات افتتاح دورة الألعاب الأولمبية الصيفية في بكين. هناك أيضًا العشرات من شركات تعديل الطقس الخاصة. والعديد من الشركات الأخرى تدفع مقابل الاستمطار السحابي.
إن ما يحققونه اليوم هو أكثر دقة بكثير من الرؤى الكبرى التي تم اقتراحها من قبل. يقول فرينش:"في ظل ظروف معينة ، يمكن أن يكون [استمطار السحب] فعالًا للغاية". ويقدر أنه قد ينتج حوالي 15 في المائة من هطول الأمطار أثناء العاصفة. ولكن فقط ما هي الظروف المناسبة لا تزال غير معروفة تمامًا.
شتاء ثلجي
هذا هو المكان الذي يأتي فيه SNOWIE. كانت شركة Idaho Power ، وهي شركة كهربائية ، تدير برنامج البذر السحابي لسنوات. لقد أرادت المزيد من الثلوج الشتوية في الجبال الثلجية في المنطقة المجاورة. عندما يذوب هذا الجليد في الربيع والصيف ، فإنه يغذي الأنهار والبحيرات. كما تدير السدود الكهرومائية لشركة Idaho Power. بدون مياه كافية ، لا تستطيع الشركة توفير الطاقة الكافية لعملائها. البذر السحابي منطقي بالنسبة لهذه الشركة. لكن هذه الجهود تحتاج إلى بيانات أفضل إذا كانت ستؤتي ثمارها حقًا.
على عكس الكثير من المجالات العلمية ، من الصعب إعداد تجارب محكومة في علوم الغلاف الجوي ، كما يشير فرنش. "نحن عالقون مع مختبر السماء والتجارب التي لا يمكن تكرارها أبدًا بنسبة 100 في المائة ، لأنه في كل مرة تخرج فيها وتجري قياسات ، تكون الأشياء مختلفة. لذلك نحن نبحث عن المواقف التي يمكننا فيها محاولة إجراء تجارب محكومة إلى حد ما. واتضح أن البذر السحابي هو أحد تلك المناطق. "
في تجربتهم ، قام علماء SNOWIE ببذر جزء من سحابة من طائرة واحدة. ثم يستخدمون الطائرة الثانية لأخذ القياسات داخل تلك السحابة - في كل من المكان الذي تم فيه زرع البذور وأين لم يتم زرعها. كان الجزء الذي لا يحتوي على بذر هو عنصر التحكم (لم يتغير) شرط التجربة.
جمع الباحثون مجموعة متنوعة من البيانات. وتشمل هذه مجموعة أحجام الجسيمات السحابية ودرجات حرارة السحب ، والتي يمكن أن تكون باردة مثل -10 درجات مئوية (14 درجة فهرنهايت). لقد التقطوا صورًا عالية الدقة لبلورات السحابة. سيُظهر لهم هذا شيئًا عن كيفية نمو البلورات. قدم الرادار على متن الطائرة وعلى الأرض بيانات حول بنية السحابة الأوسع. قد يخبرهم هذا بمكان هطول الأمطار ، وعمق السحابة ، وارتفاع قمة السحابة.
يوضح فرينش:"كل هذه الأشياء مهمة عندما ينظر المرء إلى العمليات التي تحدث في السحابة". "عندما تفكر في البذر السحابي ، فإننا في الحقيقة نحاول فقط تعديل عملية واحدة أو عمليتين."
تقييم الفريق لجميع هذه البيانات لم يأت بعد. ستساعد النتائج في استمطار السحب المستقبلية في ولاية أيداهو. كما أنها ستساعد العلماء على فهم السمات الطبيعية للسحب وما يجري داخلها. يقول فرينش:"إذا لم نتمكن من فهم ذلك ، فليس لدينا أمل في فهم تأثيرات البذر السحابي نفسه."
تغيير طقس العالم
في غضون ذلك ، بدأت الأنشطة البشرية في تغيير الطقس - وبطرق أقل دقة. من خلال تغير المناخ ، يقول Bruintjes من NCAR ، "نحن نقوم بالفعل بتعديل الطقس".
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
كيفين بيتي هو عالم الأرصاد الجوية والمسؤول العلمي الأول في مدينة فايسالا ، في لويزفيل ، كولورادو. توفر هذه الشركة ملاحظات وبرمجيات متعلقة بالطقس للحكومات والمجموعات الأخرى للمساعدة في اتخاذ القرار. ويشير إلى أن الطقس والمناخ وحوش مختلفة ، لكنهما مرتبطان. "الطقس هو ما يحدث خلال فترة زمنية قصيرة جدًا ، في حين أن المناخ هو ما يحدث ، في المتوسط ، على مدى فترة أطول."
واحدة من أفضل الطرق التي رأى بيتي هذا تلخيصها هي: المناخ هو ما تتوقعه ؛ الطقس هو ما تحصل عليه . قد يفرض مناخ المنطقة أنه في المتوسط يكون يوم الصيف مشمسًا و 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت). ولكن في أي يوم صيفي معين ، قد يكون الطقس 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) مع العواصف الرعدية.
الشرح:الاحتباس الحراري وتأثيرات الاحتباس الحراري
يتغير مناخ الكوكب وأنماط الطقس لأن الأنشطة البشرية أدت إلى زيادة كمية ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى في الغلاف الجوي. تعمل تلك الغازات مثل بطانية كبيرة تغطي الأرض. إنها تساعد على الاحتفاظ بالحرارة. بدون هذه الغازات ، ستكون الأرض كرة جليدية عملاقة. ولكن مع زيادة هذه الغازات ، يبدو الأمر كما لو أن البطانية تزداد سمكًا وسمكًا ، وتحتفظ بمزيد من الحرارة.
يحمل الكوكب الآن حرارة أكثر مما كان عليه منذ آلاف السنين. توفر هذه الحرارة الزائدة مزيدًا من الطاقة للعمليات التي تحرك طقس الكوكب. وهذه التأثيرات واسعة النطاق.
القصة تستمر أسفل الصورة.
يلاحظ ديفيد تيتلي أن متوسط درجات الحرارة على الكوكب آخذ في الازدياد. إنه عالم الغلاف الجوي في جامعة ولاية بنسلفانيا في يونيفرسيتي بارك. ترأس فرقة عمل معنية بتغير المناخ عندما كان أميرالًا خلفيًا في البحرية الأمريكية. ما كان يعتبر يومًا حارًا في الستينيات من القرن الماضي يميل إلى أن يكون أكثر برودة بعدة درجات مما هو عليه الآن. وبالمثل ، لم تكن أيام الشتاء اليوم باردة كما كانت من قبل. ليس من المستغرب أن الأرض تسجل أرقامًا قياسية منتظمة لمتوسط درجة الحرارة ، حيث كانت الأعوام 2016 و 2015 و 2014 هي الأكثر حرارة على الإطلاق.
وهذه هي البداية فقط.
يلاحظ تيتلي أن "الهواء الدافئ يحمل المزيد من بخار الماء". "عندما تمطر ، يمكن أن تمطر بغزارة." هذا يجعل الفيضانات أكثر احتمالا. يتسبب الهواء الأكثر دفئًا أيضًا في تبخر المزيد من الماء من التربة. ويشرح قائلاً:"حتى تتمكن من الحصول على ظروف الجفاف بسرعة أكبر". "الجفاف يولد الجفاف". بمجرد أن يبدأ الجفاف ، يمكن أن يدوم ذاتيًا ، مما يجعل قلة هطول الأمطار أطول.
لا يزال العلماء يبحثون في كيفية تأثير تغير المناخ على الأنواع الأخرى من الطقس المتطرف ، مثل الأعاصير والأعاصير. ومن المحتمل أن يكون هناك نوع من التأثير ، مثل اشتداد حدة الأعاصير. ربما كانت الأمطار الغزيرة والرياح القوية بشكل خاص في الموجة الأخيرة من الأعاصير التي ضربت الولايات المتحدة في عام 2017 - هارفي وإيرما وماريا - ناتجة جزئيًا عن تغير المناخ.
تنتشر هذه التغييرات في أنماط الطقس عبر الكوكب. إنها تسبب مشاكل من القاصر إلى أقصى الحدود. يقول تيتلي:"ستظل قادرًا على الذهاب للتزلج في جبال الروكي" ، ولكن في أماكن مثل واشنطن العاصمة ، سيصبح عيد الميلاد الثلجي أقل احتمالًا مما هو عليه الآن.
وستكون الآثار الأسوأ - وقد تم الشعور بها - في أماكن أخرى من العالم. سوريا دولة في الشرق الأوسط حيث تدور رحى حرب أهلية منذ سنوات. اندلع هذا الصراع جزئيًا بسبب الجفاف السيئ. يلاحظ تيتلي أن الأشخاص الذين هم بالفعل ميسور الحال لن يعانون على الأرجح من تغير المناخ بنفس القدر. "إذا كنت واحدًا من ... مليارات الأشخاص الآخرين في العالم ، فقد يكون ذلك تهديدًا على حياتهم."
القصة تستمر أسفل الصورة.
هل التلاعب بالمناخ فكرة جيدة؟
لا توجد "رصاصة سحرية" للتراجع عن الضرر الناجم عن تغير المناخ ، كما يقول تيتلي. "إن أفضل طريقة للحد من تأثير تغير المناخ هي التكيف مع تأثيرات تغير المناخ ... والانتقال إلى مصادر الطاقة غير القائمة على الكربون للتوقف عن وضع غازات الدفيئة في الغلاف الجوي." (المصادر غير الكربونية؟ يقصد به مصادر الطاقة مثل الطاقة الكهرومائية ، والطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، وربما الطاقة النووية.) لكن العلماء اقترحوا أيضًا طريقتين للتدخل المناخي ، أو الهندسة الجيولوجية.
تتمثل إحدى الأفكار في امتصاص ثاني أكسيد الكربون الزائد بطريقة ما من الغلاف الجوي. هذا لن يكون سهلا. الغاز يسبب المشاكل ، نعم ، لكن في الواقع لا يوجد الكثير منه ، على أساس النسبة المئوية. يوجد فقط 400 جزيء أو نحو ذلك من ثاني أكسيد الكربون لكل مليون جزيء من الهواء. يقول تيتلي:"تخيل الذهاب إلى مسرح به مليون كرة بيضاء وهناك 400 كرة حمراء". سيكون من الصعب العثور على هذه الكرات الحمراء 400. على المستوى العالمي ، هناك العديد والعديد من جزيئات ثاني أكسيد الكربون ، وسيكون العثور عليها وإزالتها بشكل انتقائي مكلفًا للغاية. ومن ثم يجب تخزينها في مكان ما - إلى الأبد.
نوع آخر من التدخل من شأنه أن يخفت الشمس. أو بالأحرى ، ينعكس في الفضاء بعض ضوء الشمس قبل أن يصل إلى الأرض. يوضح تيتلي:"إذا قمنا بإغلاق الشمس ... فلن يكون لدينا نفس القدر من الحرارة ، وبالتالي لن نقوم بالدفء". "نعتقد أن هذا يمكن القيام به."
جسيمات صغيرة تسمى الهباء الجوي يجب ضخها عالياً في الغلاف الجوي (أعلى من المكان الذي تطير فيه الطائرات النفاثة). هناك ، سيعكسون بعض طاقة الشمس ، ويمنعونها من الوصول إلى الأرض.
هذا مشابه لما يحدث بشكل طبيعي بعد انفجار بركاني ضخم يقذف جزيئات عالية في الهواء. هذه الآثار تدوم فقط لبضع سنوات. ثم تسقط الجسيمات. لذلك ، إذا كان من المقرر إجراء عملية بذر الهباء عن قصد ، فسيتعين ضخ هذه الهباء في الغلاف الجوي باستمرار.
سيتطلب هذا الكثير من المال والالتزام المستمر. كما أنه لن يفعل شيئًا لوقف جانب واحد كبير من تغير المناخ:تحمض المحيطات. (عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء ، فإنه يجعل الماء أكثر حمضية. سيكون هذا صحيحًا سواء تم حظر ضوء الشمس أم لا.)
الشرح:تحمض المحيطات
وقد يؤدي ترشيح الضوء إلى تغيير هطول الأمطار بطرق لا يمكن التنبؤ بها اليوم. يقول تيتلي:"لذا ، يمكنك تبريد الكوكب". لكنه يضيف ، "يمكنك أيضًا إيقاف جميع الأمطار التي تهطل على الهند وجنوب الصين ، حيث يعتمد حوالي 2 إلى 3 مليارات شخص على تلك الأمطار في محاصيلهم الغذائية الأساسية."
توصل هذه العواقب غير المقصودة إلى سبب كون التلاعب بالمناخ بأي شكل من الأشكال فكرة سيئة. سيحذر تافه بشدة من أي نوع من التلاعب المتعمد بالطقس أو المناخ. يسأل ، "إذا فعلت هذا في جزء من العالم" ، ما الذي قد يحدث في مكان آخر؟
يلاحظ Bruintjes أن الخصائص الأساسية للكوكب هي التي تحرك طقس الأرض. وتشمل هذه التدفق المستمر للطاقة من الشمس ، ودوران الأرض وإطلاق بخار الماء من المحيطات. وهو قلق "إذا قمنا بتغيير هؤلاء ، فقد لا نعيش بعد الآن". لا يعتقد أن البذر السحابي قد يسبب مشكلة. لكن بيتي وبعض الآخرين ليسوا متأكدين. إنهم متخوفون من شيء صغير مثل ذلك.
في فيلم Geostorm يقوم شخص ما باختطاف نظام التحكم في الطقس. لقد تم الآن تحويل الأقمار الصناعية التي حافظت على كوكب الأرض آمنًا إلى أسلحة تخلق أمواج تسونامي وأعاصير وعواصف بَرَد مميتة. كل هذا مزيف ، لكنه يقدم درسًا في الحياة الواقعية. كما يقول شعار الفيلم ، "لم يكن من المفترض أبدًا التحكم في بعض الأشياء". وربما يشمل ذلك طقس الأرض.
