هذا هو الجزء الثالث في سلسلة مكونة من 10 أجزاء حول التأثيرات العالمية المستمرة لتغير المناخ. ستنظر هذه القصص في التأثيرات الحالية لكوكب متغير ، وما يقترحه العلم الناشئ وراء هذه التغييرات وما يمكننا جميعًا فعله للتكيف معها.
ضرب إعصار هارفي هيوستن ، تكساس ، في 25 أغسطس 2017. في العادة ، تستمر الأعاصير في التحرك. تميل الرياح العاتية والأمطار الغزيرة إلى الاستمرار لفترة وجيزة فقط. لكن هارفي جلس للتو فوق المدينة. لأيام. وتساقطت الكثير من الأمطار. كثيرًا حقًا . بحلول الوقت الذي بدأت فيه العاصفة ، في 29 أغسطس ، كانت قد غرقت هيوستن بما يصل إلى 164 سم (64.6 بوصة) من الماء ، وفقًا لأحد مقاييس المطر. هذا هو معدل هطول الأمطار القياسي من عاصفة واحدة في مكان واحد في الولايات المتحدة القارية. في الواقع ، ألقى هارفي الكثير من الأمطار لدرجة أن خدمة الأرصاد الجوية الوطنية اضطرت إلى إضافة ألوان جديدة إلى خرائط هطول الأمطار للحدث.
وأغرق ارتفاع منسوب المياه أكثر من 300 ألف منزل. دفع ذلك حوالي 40 ألف ساكن إلى اللجوء إلى الملاجئ عبر تكساس ولويزيانا. ومن بين حوالي 100 شخص لقوا حتفهم خلال العاصفة ، لقي أكثر من 65 شخصًا حتفهم بسبب الفيضانات. بما في ذلك الأضرار الناجمة عن الرياح القوية ، يقدر الباحثون أن العاصفة تسببت في أكثر من 125 مليار دولار في حالة تلف. هذا العدد يجعل هارفي ثاني أكبر إعصار يضرب البر الرئيسي للولايات المتحدة من حيث التكلفة.
الأعاصير جزء طبيعي من طقس الصيف. منذ عام 1966 ، عندما بدأت الأقمار الصناعية في المراقبة اليومية لشمال المحيط الأطلسي ، كان هناك ما متوسطه ستة أعاصير - وليس أقل من اثنين - في السنة. ولكن المزيد والمزيد من الدراسات تكشف أن تغير المناخ من صنع الإنسان يؤثر على حجم وغضب هذه العواصف.
كما أن هطول الأمطار الغزيرة والعواصف القوية ليست السبيل الوحيد الذي يجعل عالم الاحترار طقسنا أكثر غرابة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى الجفاف. تزداد احتمالية حدوث موجات الحرارة ، ويمكن أن يؤدي الجفاف إلى تفاقمها. يمكن أن تكون هناك تغييرات في أنماط الطقس العالمية والمحلية. ولن تكون التأثيرات دائمًا كما هو متوقع. في تطور غريب حقًا ، قد يؤدي استمرار فقدان الجليد البحري الصيفي في المحيط المتجمد الشمالي - نتيجة كبيرة لارتفاع درجة حرارة العالم - إلى جعل الشتاء السيبيري أكثر برودة. ماذا يمكن أن يكون أكثر سخافة من ذلك؟
ما هو الطقس؟
ألق نظرة في الخارج. هل الجو حار وجاف أم بارد وممطر؟ غائم أم صافٍ؟ عاصف أم هادئ؟ هذه كلها جوانب الطقس أين أنت. ببساطة ، الطقس هو لقطة سريعة لما يحدث في الغلاف الجوي في وقت ومكان معينين. تؤثر الكثير من الأشياء على الطقس. لهذا السبب خبراء الأرصاد الجوية قد يواجهون صعوبة في التنبؤ بحالة طقس الأسبوع المقبل في أي مكان معين. علماء المناخ ، على النقيض من ذلك ، لديك معالجة جيدة للأنماط العامة للطقس العالمي.
الشرح:التنبؤ بالطقس والطقس
الاختلافات في كيفية تسخين بعض المناطق مقارنة بمناطق أخرى لها تأثير كبير على الطقس. على سبيل المثال ، بالقرب من القطبين ، دائمًا ما تعانق الشمس الأفق. في بعض المواسم ، تنعم إحدى المناطق القطبية بأشعة الشمس على مدار الساعة بينما تتأرجح المنطقة الأخرى في الظلام. يمكن لهذه الأنواع من الاختلافات في التسخين أن تؤدي إلى تطوير مناطق الضغط المرتفع والمنخفض في الغلاف الجوي ، كما يقول شون سوبليت. إنه عالم أرصاد جوية في Climate Central في برينستون بولاية نيوجيرسي.تجمع هذه المنظمة العلماء والصحفيين الذين يبحثون ويبلغون الحقائق حول مناخ الأرض المتغير وتأثيراته.
نظرًا لأن الهواء يتدفق بعيدًا عن مناطق الضغط العالي ، فإن اختلافات التسخين تؤدي في النهاية إلى رياح. عبر مناطق واسعة ومسافات طويلة ، تنتقل الرياح على مسارات منحنية قليلاً بسبب دوران الأرض. في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، تتحرك الرياح في اتجاه عقارب الساعة حول نظام عالي الضغط. يتدفق الهواء المندفع إلى منطقة الضغط المنخفض شمال خط الاستواء بشكل عام في الاتجاه الآخر. (إذا كنت تولي اهتمامًا وثيقًا لتقارير الطقس خلال الأخبار المسائية ، يمكنك مشاهدة هذه الحركات المصورة على خرائط الطقس.)
الشرح:الرياح ومن أين أتت
على نطاق محلي أكثر ، يتأثر الطقس غالبًا بصدام الكتل الهوائية ، يلاحظ سوبليت. العواصف الرعدية ، على سبيل المثال ، يمكن أن تندلع حيث يصطدم الهواء الدافئ الرطب مع الهواء البارد. يؤدي هذا إلى تكثف بخار الماء. في النهاية تسقط على شكل مطر.
في العقود الأخيرة ، لاحظ العلماء أن نوبات الأمطار الغزيرة أصبحت أكثر شيوعًا. يقول سوبليت إن هذا الاتجاه نتج عن تغير المناخ إلى حد كبير. لاحظ العلماء أن متوسط درجة الحرارة العالمية كان ، في معظمه ، يرتفع بشكل مطرد خلال العقود الأخيرة. ولكل 0.6 درجة مئوية (1 درجة فهرنهايت) زيادة في درجة حرارة الهواء ، تزداد كمية بخار الماء التي يمكن أن يحتفظ بها الهواء بنحو 4 بالمائة.
يشرح قائلاً:"يؤدي تغير المناخ إلى زيادة قوة دورة المياه". يتسبب الهواء الأكثر دفئًا في تبخر المزيد من المياه من البحيرات والبحار والتربة الرطبة. الآن هناك المزيد من الرطوبة في الهواء التي يمكن أن تتكاثف في قطرات المطر. ويشير إلى أن هذا أحد مصادر هطول الأمطار الأكبر.
في الولايات المتحدة ، ارتفع معدل هطول الأمطار السنوي في الولايات الـ 48 الأقل بنسبة 4 في المائة منذ عام 1901 ، وفقًا لتقرير حديث. على وجه الخصوص ، كانت مجموعات العواصف الرعدية في وسط الولايات المتحدة خلال الأشهر الدافئة تتطور بشكل متكرر وتتسبب في سقوط المزيد من الأمطار. لاحظ الباحثون أن هذا صحيح بشكل خاص منذ عام 1979.
ساعد David Easterling في تجميع التقرير. إنه عالم مناخ في المراكز الوطنية للمعلومات البيئية في آشفيل ، نورث كارولاينا من المتوقع أن يزداد تواتر وشدة العواصف على الصعيد الوطني لبقية هذا القرن ، كما يقول. ولكن لن تعاني جميع مناطق البلاد من نفس معدلات الزيادة. من المرجح أن يشهد جنوب غرب الولايات المتحدة زيادات أقل في هطول الأمطار مقارنة بالولايات الشمالية. ولكن ربما لا يكون ذلك مفاجئًا ، لأن الولايات الجنوبية الغربية عادة ما تكون أكثر جفافاً من غيرها.
هطول الأمطار يصل إلى أقصى الحدود
عبر منطقة هيوستن ، ألقى إعصار هارفي ما معدله 84 سم (33 بوصة) من المياه. يشير تحليل جديد إلى أنه من المحتمل أن يكون هذا المطر ناتجًا عن عاصفة واحدة أكثر مما شهدته المنطقة في وقت واحد منذ قرون. علاوة على ذلك ، تشير الدراسة إلى أن هذا النوع من الأمطار الغزيرة يمكن أن يحدث بسهولة في كثير من الأحيان في المستقبل.
الشرح:الأعاصير والأعاصير الحلزونية والأعاصير
مع ارتفاع درجة حرارة كوكبنا ، وكذلك البحار. يشير إيسترلينج إلى أنه كلما كانت هذه المياه أكثر دفئًا ، زادت كمية المياه التي تتبخر من سطح المحيط. تغذي الطاقة المخزنة في المياه الاستوائية الدافئة العواصف الاستوائية المعروفة باسم الأعاصير أو الأعاصير ، حسب الموقع. كلما زادت الرطوبة الموجودة في سحب العاصفة ، زاد سقوطها على شكل مطر.
كيري إيمانويل عالم الغلاف الجوي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج. في أواخر العام الماضي ، استخدم نماذج الكمبيوتر من الأعاصير لتقدير عدد المرات التي غمرت فيها الأمطار الشبيهة بهارفي منطقة هيوستن. ثم استخدم نفس برامج الكمبيوتر للنظر في المستقبل. ولم تكن نتائجه مشجعة للناس في تكساس ، حيث أدت فيضانات هارفي إلى نزوح آلاف السكان.
بدأ إيمانويل بخلق آلاف العواصف الإلكترونية. إذا مرت إحدى العواصف في عمليات المحاكاة الحاسوبية هذه على بعد 300 كيلومتر (190 ميلاً) من هيوستن وكانت رياحها أعلى من 74 كيلومترًا (46 ميلاً) في الساعة ، فقد قدر كمية الأمطار التي كانت ستغرق. وجد أنه إذا كانت الظروف دائمًا مثل تلك التي كانت في أواخر القرن العشرين ، فمن المحتمل أن تشهد هيوستن عواصف تغمر 50 سم (20 بوصة) أو أكثر مرة واحدة فقط كل 2000 عام.
ثم أجرى نفس عمليات المحاكاة مرة أخرى. الآن استخدم الظروف المناخية المتوقع حدوثها بين عامي 2081 و 2100. قد تكون مستويات غازات الاحتباس الحراري أعلى بكثير خلال تلك السنوات. وخلال هذه الفترة ، قد تتعرض منطقة هيوستن لفيضانات كبرى مرة كل قرن ، وليس مرة كل ألفي عام. أبلغ إيمانويل عن النتائج التي توصل إليها في 13 نوفمبر 2017 في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم .
غالبًا ما يفكر الناس في تغير المناخ على أنه مشكلة مستقبلية فقط. لكن تحليل إيمانويل يكشف أن هذا ليس صحيحًا. ووجد أنه على مدار 100 عام ، زادت فرص هطول الأمطار الغزيرة بنحو 18 في المائة. لذلك ، إذا كان خطر هطول الأمطار الغزيرة في منطقة هيوستن يتزايد باطراد ، فإن فرص رؤية المنطقة لهطول الأمطار على غرار هارفي هي اليوم حوالي ستة أضعاف ما كان عليه قبل 20 عامًا فقط. ونظرًا لارتفاع درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم ، فهذا يعني في المتوسط أن فرص حدوث فيضانات شديدة على مستوى العالم آخذة في الارتفاع أيضًا.
موجات الجفاف والحرارة
أظهرت الدراسات أن حالات الجفاف ، مثل تلك التي ابتليت بها ولاية كاليفورنيا من عام 2011 إلى عام 2017 ، ستحدث أيضًا في كثير من الأحيان في المستقبل. وكذلك موجات الحرارة. مرة أخرى ، كلاهما بسبب تغير المناخ. لكن تحليلاً جديدًا يلمح إلى شيء أكثر خطورة:إنها ستحدث بشكل متكرر. وعندما تحدث هاتان الظاهرتان في نفس الوقت ، سيعزز كل منهما تأثيرات الأخرى.
موجات الحرارة هي فترات طويلة تتميز بدرجات حرارة أعلى بكثير من المتوسط لتلك المنطقة بالذات. لنأخذ صيف 2018. في أواخر يونيو / حزيران وأوائل يوليو / تموز ، ربما تسببت موجة حر شديدة في المملكة المتحدة في مقتل مئات الأشخاص. في أوائل يوليو ، ضربت موجة حر استمرت خمسة أيام - بما في ذلك يوم واحد من درجات الحرارة القياسية - مونتريال ، كندا. يقدر الباحثون أن حوالي 70 شخصًا ماتوا هناك أيضًا ، ويرجع ذلك جزئيًا على الأقل إلى الحرارة. بعد بضعة أسابيع ، عانت اليابان من موجة حر استمرت أسبوعين. تسببت موجة الحر هذه في مقتل العشرات وأرسلت الآلاف غيرهم إلى المستشفى.
في المستقبل ، ستحدث موجات الحرارة هذه بشكل متكرر لسببين. أولاً ، أدى تغير المناخ إلى ارتفاع درجات الحرارة في معظم المناطق. وهذا يعني أن درجات الحرارة الأعلى من المعتاد هي نفسها أكثر شيوعًا. لكن تغير المناخ ، بشكل عام ، أضعف أيضًا نهرًا على ارتفاعات عالية من الرياح القوية. يُعرف باسم التيار النفاث يساعد في دفع أنظمة الطقس من الغرب إلى الشرق. يعني التيار النفاث الأضعف أن أنظمة الطقس من جميع الأنواع ، سواء كانت موجات حرارية أو أمطار غزيرة ، تتحرك ببطء أكبر. لذا فإن الفرصة أفضل للعواصف في سقوط المزيد من الأمطار في مكان واحد. وموجات الحرارة لديها فرصة أفضل للبقاء لفترة أطول.
الشرح:كيف يعرف العلماء أن الأرض تزداد احترارًا
في عالم يتسم بالاحترار حيث يتزايد هطول الأمطار تدريجياً ، لا يبدو أن الجفاف يجب أن يكون مشكلة. لكن الغريب ، يلاحظ سوبليت ، أن كلا من هطول الأمطار والجفاف يمكن أن يكونا في ارتفاع. يقول:"كنت تعتقد أن كل شيء سيتوازن ، لكن هذا ليس هو الحال". ستؤدي درجات الحرارة الأكثر دفئًا إلى زيادة التبخر. يؤدي ذلك إلى سحب المزيد من الرطوبة من التربة وإرسالها إلى الغلاف الجوي. عندما تعود تلك الرطوبة إلى الأرض كمطر ، في بعض الأحيان لا يمكن أن تتسرب إلى التربة بسرعة كافية. لذلك فهي تجري في الأنهار والجداول. ويوضح أن هذا صحيح بشكل خاص عندما تهطل الأمطار بكميات كبيرة.
الجفاف وموجات الحرارة في حد ذاتها سيئة بما فيه الكفاية. لكن معًا ، يمكن أن تكون مدمرة بشكل خاص ، كما تقول فيليسيا تشيانغ. هي عالمة هيدرولوجيا في جامعة كاليفورنيا ، إيرفين. (يدرس علماء الهيدرولوجيا تدفق المياه ، لا سيما في شكله السائل ، فوق سطح الأرض وعبره.) درس فريق تشيانج مؤخرًا التأثيرات المجمعة لموجات الحرارة والجفاف في الولايات المتحدة القارية.
عندما يتبخر الماء ، أو يتحول من سائل إلى غاز ، فإنه يمتص الكثير من الطاقة. يجفف التبخر التربة بالطبع. لكنها أيضًا تبرد الهواء والأرض. (فكر في هذه العملية على أنها تعرق الكوكب). الآن ، ضع في اعتبارك ما يحدث في منطقة تقع في منتصف الجفاف. مع وجود القليل من الرطوبة في التربة أو عدم وجودها على الإطلاق ، يذهب الكثير من طاقة ضوء الشمس نحو تدفئة الأرض ، كما يقول تشيانغ. وهذا بدوره يسخن الهواء بدرجة أكبر بكثير مما لو كانت التربة رطبة.
في تحليلهم الجديد ، نظرت تشيانج وزملاؤها في بيانات الطقس التي تم جمعها في الولايات الـ 48 الأدنى خلال فترتين زمنيتين تبلغ مدتهما 50 عامًا. استمر أحدهما من عام 1902 حتى عام 1951. وامتد الآخر من عام 1965 حتى عام 2014. أولاً ، قاموا بحساب فرق درجة الحرارة بين هذين الحقبتين. وكان العصر الحديث ، في المتوسط ، 0.25 درجة مئوية (0.45 درجة فهرنهايت) أكثر دفئًا من أوائل القرن العشرين. وأشارت إلى أن هذا كان بسبب تغير المناخ. بعد ذلك ، قام الفريق بحساب فرق درجة الحرارة بين الحقبتين فقط للمواقع التي تعاني من الجفاف - وبعد ذلك فقط خلال فترات الجفاف تلك. كانت زيادة درجة الحرارة خلال الحقبة اللاحقة في هذه المواقع خلال فترات الجفاف 1.06 درجة مئوية (1.9 درجة فهرنهايت). أبلغت شيانغ وزملاؤها عن النتائج التي توصلوا إليها في 1 أغسطس في Science Advances .
هل يؤدي تغير المناخ إلى تأجيج الحرائق الكبرى؟
سوف يزداد هذا الاتجاه سوءًا بمرور الوقت. يقترح الباحثون أن زيادة التدفئة الناجمة عن الجفاف سيكون لها آثار واسعة النطاق. بينما تشتد حرارة المدن بسبب الحرارة الممتدة ، قد تتعطل المحاصيل في الريف أو تفشل. ستعاني الحيوانات البرية وكذلك الماشية. وقد تكون حرائق الغابات التي ابتليت بها المناطق المنكوبة بالجفاف من كاليفورنيا إلى اليونان هذا الصيف مجرد معاينة لما يوجد في المتجر.
تأثيرات غير متوقعة
بشكل عام ، من المنطقي أن يؤدي الجفاف إلى تفاقم موجة الحر. ولكن من يتوقع أنه في عالم يزداد احترارًا ، ستصبح بعض المناطق في الواقع أكثر برودة ؟ هذا هو بالضبط ما لاحظه العلماء في السنوات الأخيرة عن الشتاء في سيبيريا. نمط الطقس الغريب غير معتاد - وكان محيرًا للغاية لفترة طويلة - لدرجة أن العلماء أطلقوا عليه اسمًا. يسمونها "القطب الشمالي الدافئ ، سيبيريا الباردة" أو الواكس. الآن ، ربما توصل الباحثون إلى تفسير لهذا الاتجاه المحير.
كانت المحاولات السابقة لشرح اتجاه الواكس باءت بالفشل ، كما يشير Pengfei Zhang. إنه عالم الغلاف الجوي الآن في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا. حاول عدد من الفرق تكرار الاتجاه باستخدام نماذج الكمبيوتر. لكنه يقول إن أيا منها لم يكن ناجحا. أشار بعض الناس إلى هذه الإخفاقات كدليل على أن النماذج المناخية ليست جيدة. يقول زانغ إن آخرين استخدموا نتائج النماذج لرفض فكرة أن تغير المناخ حقيقي. اقترح هؤلاء المشككون أن ما يسميه العديد من العلماء "الاحتباس الحراري" كان في الواقع مجرد تقلب طبيعي في المناخ.
قرر تشانغ وزملاؤه إجراء تحقيق أكثر عمقًا.
اعتمدت العديد من الفرق السابقة على نماذج مناخية تفتقر إلى الكثير من التفاصيل. ويلاحظ على وجه الخصوص ، أن صور الغلاف الجوي فوق طبقة التروبوسفير (TROH-puh-sfeer) - أدنى مستوى للغلاف الجوي - لم تكن كاملة تمامًا. وأدركوا أن ذلك قد يكون مهمًا. بعد كل شيء ، التروبوسفير هو المكان الذي يحدث فيه معظم الطقس.
يلاحظ تشانغ أن هذه النماذج البسيطة تعمل بسرعة. لكنهم لم يعطوهم بالضرورة إجابات جيدة.
لتحليل جديد ، صمم فريق Zhang نموذجًا يتضمن محاكاة الغلاف الجوي التي تمتد من سطح الأرض لحوالي 140 كيلومترًا (87 ميلاً). بالإضافة إلى ذلك ، قاموا بتقسيم الغلاف الجوي إلى أكثر من 60 طبقة. على هذا النحو ، كانت مفصلة للغاية. يقول تشانغ إن عمليات المحاكاة الخاصة بها استغرقت أكثر من مليوني ساعة من وقت الحوسبة. لكنهم قدموا أيضًا محاكاة أفضل للكوكب.
أولاً ، أجرى الفريق محاكاة تمثل أحوال المناخ والجليد البحري في المحيط المتجمد الشمالي للأعوام 1980 حتى 1999. هذه النتائج حددت خط الأساس والتي يمكن مقارنة عمليات المحاكاة الأخرى بها. بعد ذلك ، أجرى الفريق نفس المحاكاة ولكنه قلل من كمية الجليد البحري في المحيط المتجمد الشمالي على طول الساحل الشمالي لروسيا لتلائم ظروف العصر الحديث. يختفي الجليد البحري في هذا الجزء من القطب الشمالي ، وخاصة في الخريف. أدى فقدان الجليد البحري هذا إلى فقدان المحيط شمال روسيا للحرارة الزائدة في الغلاف الجوي.
توقع نموذج الكمبيوتر أن مثل هذا فقدان الجليد البحري من شأنه أن يغير أنماط الطقس العامة هنا بعدة طرق. أولاً ، تم تعزيز منطقة الضغط العالي المستمرة على غرب روسيا. كما أصبحت منطقة الضغط المنخفض التي تعيش طويلًا بشكل عام فوق شرق روسيا أقوى. اجتمعت هذه الاتجاهات لتنتج رشقات نارية متكررة من الهواء البارد إلى سيبيريا من ديسمبر إلى فبراير. هذا هو نفس النوع من أنماط الطقس غير العادية التي كان الباحثون منذ عقود يشاهدونها في العالم الحقيقي.
ثم قام تشانغ وفريقه بتعديل نموذجهم. كان لديهم جليد البحر يطابق ما هو موجود الآن في القطب الشمالي. وأعادوا الاتصال بتفاعل المحاكاة بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير فوقها. هذا لم يسمح للحرارة المتصاعدة من المحيط بتسخين طبقة الستراتوسفير كثيرًا. النتيجة:كان هناك عدد قليل نسبيًا من حالات تفشي الطقس البارد في سيبيريا. بعبارة أخرى ، توقع هذا النموذج الآن بالضبط ما كانت سيبيريا تمر به.
يوضح هذا الاكتشاف أهمية تضمين الستراتوسفير في نموذج الكمبيوتر الخاص بالفريق للمناخ ، كما يقول تشانغ. في الواقع ، عندما استعادوا التفاعل بين طبقة التروبوسفير والستراتوسفير لكنهم تركوا جليد البحر في محاكاتهم ، كان الشتاء السيبيري أبرد من المتوسط ولكنه ليس باردًا مثل تلك التي لوحظت في السنوات الأخيرة.
وصف Zhang وزملاؤه النتائج التي توصلوا إليها عبر الإنترنت في موضوع Science Advances في 25 يوليو .
يقول سوبليت:"يسأل الناس ، كيف يمكن أن يصبح أي مكان في العالم أكثر برودة ، في حين أن العالم يسخن بشكل عام؟" هذه الأنواع من المحاكاة تصف تحولًا واحدًا في أنماط الطقس يمكن أن يؤدي إلى حدوث ذلك ، كما يلاحظ.
تعزز هذه النتائج أيضًا الفكرة القائلة بأن الروابط بين المناخ والطقس ، خاصة على المستوى المحلي ، يمكن أن تسفر عن نتائج غير متوقعة وغير مريحة.
