هذا هو الجزء الرابع 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.
إنه يناير 2018 في كيب تاون بجنوب إفريقيا. بعد ثلاث سنوات من الانخفاض القياسي في هطول الأمطار ، أصبحت الخزانات التي تزود هذه المدينة بالمياه منخفضة بشكل خطير. المدينة تنفد من المياه وبسرعة.
التحديثات الرهيبة للوحات الإعلانات. يخبرون سكان كيب تاون البالغ عددهم 400 ألف نسمة بمدى انخفاض الخزانات. يعرضون أيضًا العد التنازلي حتى "اليوم صفر":التاريخ المقدر لجفاف صنابير كيب تاون تمامًا. كل أسبوع ، يقترب يوم الصفر.
مثل أي شخص آخر هنا ، تعلمت Samantha Reinders الغسل والشطف والطهي والشرب باستخدام الحد اليومي الرسمي فقط - 50 لترًا (13 جالونًا). تتذكر لاحقًا:"سأشعر بالذنب ، في أي وقت قمت بتشغيل الحمام حتى لمدة 30 ثانية".
واجه رايندرز حقيقة من حقائق الحياة:لا يمكن للناس أن يعيشوا بدون المياه العذبة. ولا يمكن للحيوانات أو النباتات الأخرى. عندما تصبح المياه شحيحة ، فإن الطعام والضروريات الأخرى تندلع أيضًا. في الواقع ، بدون مياه عذبة كافية ، انهارت حضارات بأكملها. لكن المياه العذبة ليست دائمًا وفيرة. ومع تغير مناخ الأرض ، تتجه موارد المياه العذبة حول العالم إلى المشاكل. من إفريقيا إلى أريزونا ، بدأ الناس يشعرون بالفعل بالآثار. تقدم أزمة المياه في كيب تاون لمحة عن المستقبل لنا جميعًا.
عالم المياه
كوكبنا الأزرق البارد مغطى بالمياه. ومع ذلك ، فإن 2.5 في المائة فقط من تلك المياه طازجة. من هذا ، حوالي الثلث فقط سائل. يتم حجز الباقي كجليد.
هذا ليس الكثير من المياه العذبة. ومع ذلك فإننا نعتمد عليها في كل شيء. في الولايات المتحدة ، يستخدم كل شخص ما معدله 340 لترًا (90 جالونًا) يوميًا في المنزل. وهذا لا يشمل المياه اللازمة لزراعة طعامنا أو تصنيع كل شيء من الملابس إلى السيارات إلى الهواتف المحمولة. يتطلب الأمر 3400 لترًا (900 جالونًا) فقط لصنع زوج واحد من الجينز.
الشرح:مياه الأرض كلها متصلة في دورة واحدة واسعة
لكن مع تغير المناخ ، تتغير كمية المياه المتوفرة أيضًا. ترتبط المياه والمناخ والطقس في حلقة لا تنتهي تسمى دورة المياه. ومثل أي نظام طبيعي ، غيّر جزءًا منه - سواء كانت درجة الحرارة أو رطوبة التربة أو حتى عدد الأشجار في المنطقة - وكل شيء آخر يتغير أيضًا.
يستخدم العلماء أجهزة كمبيوتر عملاقة قوية لاستكشاف الطرق المعقدة التي يغير بها تغير المناخ دورة المياه. لقد وجدوا أنه مع ارتفاع درجة حرارة المناخ ، يحتفظ الغلاف الجوي بكمية أكبر من الماء:حوالي 4 في المائة أكثر لكل 1.8 درجة مئوية (1 درجة فهرنهايت). هذا يؤثر على كل شيء من هطول الأمطار إلى كيف يمكن أن تكون التربة الرطبة.
هناك أيضا عيون في السماء. من عام 2002 إلى عام 2017 ، قامت بعثة ساتلية تسمى GRACE (استعادة الجاذبية وتجربة المناخ) بتتبع موارد المياه على الأرض من أعلى. تمكن زوج من الأقمار الصناعية المزدوجة من "وزن" مياه الأرض عن طريق قياس الاختلافات في مقدار سحب كتلة الكوكب عليهم. إذا تغيرت كمية كتل الجليد أو المياه السطحية أو حتى المياه الجوفية ، فهل تغير أيضًا قوة الجاذبية في ذلك الموقع. يتأثر هذا الجاذبية بالتغيرات في الكتلة. مع مرور أول قمر صناعي فوق منطقة ما ، أدت الاختلافات في الجاذبية إلى تغيير طفيف في المسافة بين القمرين الصناعيين. الأجهزة الموجودة على متنها تقيس هذا الاختلاف في حدود جزء من مائة من عرض شعرة الإنسان. يترجم العلماء بيانات الجاذبية الدقيقة تلك إلى ماء أو كتلة جليدية. ثم يقارنونها بالبيانات التاريخية لقياس التغيرات في أماكن توزيع الماء والجليد بمرور الوقت.
تتفق البيانات من أجهزة الكمبيوتر والأقمار الصناعية و "الأحذية على الأرض". يعمل تغير المناخ على تغيير توافر المياه في جميع أنحاء العالم. في جنوب إفريقيا والعديد من المناطق ، أصبح الجفاف أكثر شيوعًا. في مناطق أخرى ، مثل كاليفورنيا وأوروبا ، تسبب تحول أنماط هطول الأمطار في وصول تدفق الأنهار إلى ذروته في وقت مبكر من كل عام ، يليه نقص في المياه. في هذه الأثناء ، ارتفع متوسط هطول الأمطار في الولايات المتحدة بمقدار 5 سنتيمترات (2 بوصة) منذ عام 1895. وكان معظم ذلك يغرق نيو إنجلاند والغرب الأوسط.
أوقات الجفاف
بحلول مارس 2018 ، انخفض أكبر خزان في كيب تاون إلى 11 بالمائة فقط من قدرته. كانت المدينة على وشك إغلاق الصنابير. يقول رايندرز:"لم أختبر شيئًا كهذا من قبل". فعلت هي وسكان كيب تاون الآخرون كل ما في وسعهم للحفاظ على المياه. حمل الأطفال مياههم الخاصة إلى المدرسة لغسل المراحيض وغسلها. سجلت الفرق الشعبية أغاني خاصة استمرت دقيقتين بالضبط. تم تصميمها لمساعدة الناس على توقيت الاستحمام القصير. شباب ينقلون المياه من الينابيع إلى المسنين.
أخيرًا ، في يونيو ، عادت الأمطار. ركض الناس إلى الخارج ليشعروا برذاذ الماء على وجوههم. انتهت أزمة كيب تاون ، مؤقتًا على الأقل. لم يكن يوم الصفر قد حل تمامًا.
بعد ذلك ، قامت مجموعة دولية من العلماء بتحليل الجفاف ونقص المياه في كيب تاون. درسوا نماذج الكمبيوتر وسجلات هطول الأمطار. أخيرًا ، توصلوا إلى استنتاج مفاده أن تغير المناخ لم يتسبب في الجفاف. لكنه ضاعف فرصة حدوث الجفاف ثلاث مرات.
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر
فريدريك أوتو عالم مناخ في جامعة أكسفورد في إنجلترا والمؤلف الرئيسي لتلك الدراسة. وتقول إن خطر الجفاف قد يتضاعف ثلاث مرات مرة أخرى بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين. هذا هو الوقت الذي من المتوقع أن ترتفع فيه درجات الحرارة العالمية درجة واحدة أخرى (1.8 درجة فهرنهايت). نشرت هي وزملاؤها النتائج التي توصلوا إليها في رسائل أبحاث البيئة في خريف 2018.
المؤلف المشارك Piotr Wolski هو عالم هيدرولوجيا في جامعة كيب تاون. يقول إن التخطيط الأفضل يمكن أن يساعد في المستقبل. يمكن للمنطقة إدارة خزانات المياه الخاصة بها بعناية أكبر. يمكن للناس إصلاح السدود المتسربة والاستفادة من مجموعة متنوعة من مصادر المياه بدلاً من الخزانات فقط. ويشير إلى أن "الجفاف قد يتحول أو لا يتحول إلى أزمة". يضيف Wolski أن كيب تاون تقدم للمدن الأخرى درسًا رائعًا في كيفية التعامل مع نقص المياه. "نحن في طليعة هذا في العالم" ، كما يقول.
يقول رايندرز ، من نواحٍ عديدة ، أدت أزمة المياه إلى تقريب هذه المدينة المتنوعة من بعضها البعض. قالت لـ أخبار العلوم للطلاب :"لقد بذل معظم الناس ، عبر العرق والجنس والدين والطبقة ، ما عليهم من جهد لتوفير المياه ومساعدة جيرانهم على الخروج". . ويلتزم معظمهم بعادات توفير المياه التي تعلموها. "أعتقد أن هذا هو الوضع الطبيعي الجديد. وهذا هو إلى حد كبير الكلمة في الشارع "، كما يقول رايندرز.
تلاشي الثلج
أربع مرات كل عام ، يقود جون كينج رحلة إلى جبال سييرا نيفادا بكاليفورنيا لقياس مدى عمق الثلج. عندما يسد الثلج الطريق الجبلي ، يوقف شاحنته. ثم يتابع على الزلاجات. ولكن على مدار العقد الماضي ، لاحظ هذا المهندس من إدارة الموارد المائية بكاليفورنيا في ساكرامنتو حدوث تغيير. في كل عام ، يقود سيارته لمسافات أطول ويتزلج أقل. يؤدي تغير المناخ إلى تقليص كتلة الثلج .
يوضح دافيد ريزاردو ، أن Snowpack تمثل ثلث إمدادات المياه في كاليفورنيا بالكامل. إنه مهندس موارد مائية آخر في ساكرامنتو يعمل في إدارة الموارد المائية بالولاية. درس Rizzardo 100 عام من السجلات في كتلة الثلج في سييرا نيفادا. في ذلك الوقت ، تضاءل متوسط حجمه بنسبة 10 بالمائة. ذاب ، وهذا يترجم إلى ما يكفي من المياه لإمداد ما يصل إلى ثلاثة ملايين أسرة لمدة عام.
الكمية الإجمالية لهطول الأمطار لم تتغير بالضرورة. ما هو توقيتها.
يقول:"إننا نشهد تحولًا لا يمكن إنكاره". يستمر هطول الأمطار في وقت لاحق حتى فصل الشتاء وتأتي عاجلاً في الربيع. عندما يحفر ريزاردو في الثلج ، يصطدم بمزيد من طبقات الجليد. تظهر هذه الطبقات مكان ذوبان الثلج خلال فصل الشتاء. يقول ريزاردو:"نتعرض لهذه العواصف الشتوية العملاقة الدافئة". نتيجة لذلك ، يلاحظ ، "هناك أطنان من الجريان السطحي في الخزانات في يناير".
هذه ضربة مزدوجة لولاية كاليفورنيا. أولاً ، تسبب المطر في حدوث فيضانات غزيرة في الشتاء. ثانيًا ، يكون هناك ثلوج أقل للذوبان وملء خزانات تخزين المياه خلال فصل الصيف الحار ، عندما تكون هناك حاجة ماسة إلى المياه. يقول ريزاردو:"إنه أمر صعب للغاية بالنسبة لمديري الموارد المائية".
كاليفورنيا ليست المكان الوحيد الذي يتسبب فيه تناقص الثلوج والجليد الجبلي في حدوث مشاكل. تشهد منطقة شمال غرب المحيط الهادئ وجبال الهيمالايا ومناطق أخرى أيضًا تكتلًا ثلجيًا وأنهارًا جليدية تختفي. يقول جون ريدل:"منذ عام 1982 ، فقدت الجبال الأولمبية في واشنطن 43 في المائة من غلافها الجليدي". إنه عالم جليدي يعمل في National Park Service في Sedro Woolley ، واشنطن.
يؤدي ذلك إلى تأثير سلبي خطير. يقول ريدل إن بعض الأنهار في هذه الحالة ، على سبيل المثال ، تحصل على مياه أقل بنسبة 25 في المائة من ذوبان الجليد والثلج عما كانت عليه قبل بضعة عقود فقط. هذا يترك كميات أقل من المياه لري المزارع. كما تسبب ارتفاع درجة حرارة المياه في الأنهار ، وقليل منها ، في هبوط بعض النظم البيئية المائية.
يريد خبراء الموارد المائية مثل King و Rizzardo المساعدة في جعل الأماكن التي تعتمد على المياه من كتل الجليد ، مثل كاليفورنيا وواشنطن ، أكثر قدرة على التكيف مع تغير المناخ. يقول كينج إنهم أجروا تعديلات على نماذج الكمبيوتر الخاصة بهم لتشمل الظروف المناخية الأكثر تغيرًا. ويتكيف مديرو المياه مع المزيد من الجريان السطحي في الشتاء وتقليل ذوبان الجليد في الربيع. في بعض الأماكن ، كانت الأنهار محصورة في قنوات ضيقة بواسطة سدود من صنع الإنسان. عندما يفيض نهر ، يمكن أن يكون أعلى السدود ويغرق المنازل. يقوم بعض مديري الأنهار الآن بنقل منازلهم بعيدًا عن الأذى ، ثم يزيلون السدود بحيث السهول الفيضية الطبيعية للنهر الآن يمكن أن تمتص مياه الفيضانات بشكل أفضل.
تحت السطح
إن المياه المتدفقة فوق الأرض أو المتجمعة فوقها ليست مصدرنا الوحيد للمياه العذبة. المياه الجوفية هي مخبأ سري. عميقًا تحت السطح ، حيث يكون صامتًا ومظلمًا وباردًا ، تملأ المياه الجوفية فجوات صغيرة في الصخور والتربة ، مثل الماء في الإسفنج. يمكن إخفاء المياه الجوفية على بعد أمتار قليلة ، أو بضع مئات من الأمتار ، تحت السطح.
تقول لورا كوندون:"لا تحظى المياه الجوفية بنفس القدر من الاهتمام لأننا لا نراها". يلاحظ هذا المتخصص في الجيولوجيا المائية ، أو خبير المياه الجوفية:"من الصعب جدًا أن تدور حولك أكثر من المياه السطحية". تعمل في جامعة أريزونا في توكسون. على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيته ، فإن نسبة مذهلة تبلغ 1.7 في المائة من كل المياه على الأرض محاصرة تحت الأرض. توجد في خزانات تسمى طبقات المياه الجوفية . هذا هو حوالي 60 مرة أكثر من المياه الموجودة في جميع البحيرات والأنهار مجتمعة.
تأتي المياه الجوفية من المياه التي تتسرب من السطح ، وهي عملية تسمى إعادة الشحن. نحن نعتمد على المياه الجوفية وعلى التغذية التي تحافظ عليها. لكن إعادة الشحن هذه تحدث ببطء. على سبيل المثال ، يقدر العلماء أن تراكم مخزون المياه الجوفية في ولاية أريزونا استغرق مئات الآلاف من السنين.
نصف مياه الشرب في الولايات المتحدة تأتي من المياه الجوفية. لكن قد نحتاج إلى التوقف عن تناول الطعام والبدء في الشرب. في عام 2017 ، قارن العلماء مستويات طبقة المياه الجوفية منذ عام 1948 بالقياسات الأحدث التي اتخذتها مهمة القمر الصناعي GRACE. لقد قرروا أنه من بين أكبر 37 طبقة من طبقات المياه الجوفية على الأرض ، فإن 21 خزانًا تنخفض الآن بشكل أسرع مما يتم إعادة شحنها.
في توكسون ، بمتوسط 30.5 سم فقط (12 بوصة) من الأمطار سنويًا (حوالي ثلث متوسط الولايات المتحدة) ، تعد المياه الجوفية ذات أهمية خاصة. يقول كوندون إن تغير المناخ قد استعد الآن لهذه الحالة الجافة. وتقول:"نتوقع مزيدًا من الجفاف في المستقبل". سيؤدي ذلك إلى زيادة الطلب على المياه الجوفية ، حتى مع انخفاض معدل التغذية الطبيعية.
العواصف تتغير أيضًا. وتشير إلى أن هذا يؤثر أيضًا على المياه الجوفية. "الأمر لا يتعلق فقط بكمية هطول الأمطار ، ولكن كيف تبدو تلك العواصف." وتوضح أن الأمطار البطيئة تتيح وقتًا كافيًا لغرق المياه في التربة. العواصف الكبيرة والمفاجئة لا تمنح الماء الوقت الكافي للتسلل إلى الأرض. بدلاً من ذلك ، تتدفق مياه الأمطار مباشرة إلى الجداول ومجاري الصرف الصحي.
تستعد ولاية أريزونا لهذا المستقبل غير المؤكد. تقوم شركة Condon ، على سبيل المثال ، بإنشاء نماذج كمبيوتر للتنبؤ بكيفية تأثير التغيرات في عدد السكان واستخدام المياه والمناخ وهطول الأمطار وحتى النباتات على المياه الجوفية في ولاية أريزونا. تقول:"نبني نماذج [كمبيوتر] حتى نتمكن من رؤية كيفية تفاعل كل شيء خلال دورة المياه بأكملها".
وفي الوقت نفسه ، الحفظ يساعد. المزيد من ملاعب الجولف تروي أعشابها بالمياه المعاد تدويرها - مياه الصرف الصحي التي تمت معالجتها. يستبدل أصحاب المنازل المروج الخضراء العطشى بالنباتات المحلية وغيرها من المواد التي لا تتطلب الري. يأتي حوالي نصف مياه توكسون من مشروع سنترال أريزونا. يجلب هذا النظام من الأنابيب والقنوات المياه من نهر كولورادو. عندما يكون هناك ماء إضافي من هذا المشروع ، تملأ الدولة البرك وتسمح للماء بالغرق في التربة لإعادة تغذية المياه الجوفية.
يوضح كوندون:"المياه الجوفية هي شبكة الأمان الخاصة بنا". "نحتاج إلى التأكد من وجوده في المستقبل."
ملف المستقبل
هل يمكنك العيش مع 50 لترًا فقط (13 جالونًا) من الماء يوميًا ، مثل سكان كيب تاون؟ أو بدلاً من نقص المياه ، ربما تكون الفيضانات الشديدة أو العواصف الشتوية الدافئة أو الصيف الجاف المترب هو الوضع الطبيعي الجديد لك. ربما ستهطل أمطار مسقط رأسك أكثر من أي وقت مضى. هذه كلها طرق يغير بها تغير المناخ المياه في جميع أنحاء العالم. لا عجب أن تقول الأمم المتحدة أنه من بين جميع تأثيرات تغير المناخ ، فإن تغيير توافر المياه هو التأثير الذي سيشعر به الناس أكثر من غيرهم.
الخبر السار هو أن الناس في جميع أنحاء العالم منتبهون. إنهم يستخدمون العلم والخيال وحتى الموسيقى للمساعدة في تكييف طرقنا المائية مع تغير المناخ.
في الصين ، على سبيل المثال ، ينشئ المهندسون "مدن الإسفنج". نظرًا لأن تغير المناخ يجلب المزيد من العواصف المطيرة والفيضانات الملحمية ، فإن مدن الإسفنج تمتص المياه الزائدة. وتتراوح "الإسفنج" من حدائق الأسطح إلى الأرصفة التي تسمح للماء بالغرق بدلاً من الجري. بعد العاصفة ، يمكن إعادة استخدام ما يصل إلى 70 بالمائة من المياه المخزنة لاحقًا.
على طول ساحل إفريقيا وأمريكا الجنوبية ، تحصد المجتمعات المنكوبة بالجفاف المياه من الضباب الذي يتدفق من المحيط. في كاليفورنيا وجنوب إفريقيا وأماكن أخرى ، يعيد مديرو المياه التفكير في طرق إدارة الخزانات على المدى الطويل. تعمل الحكومات على إصلاح السدود وأنابيب المياه لتقليل الفيضانات وتحسين تخزين المياه.
ثم هناك الأشياء الصغيرة ، مثل تلك الأغنية الممتعة بطول الاستحمام في كيب تاون ، أو أن تقرر أن حديقتك ستتكون من الصخور والصبار من الآن فصاعدًا ، بدلاً من العشب والزهور المتعطشين للمياه. قد تبدو هذه التكتيكات المحلية مجرد قطرة في بحر. لكنها تساعد في جعل عالمنا أكثر قدرة على التكيف مع مناخنا المتغير.
مع تطور مناخ الأرض ودورة المياه معها ، لا يمكننا التنبؤ بالضبط بما سيحدث أو أين. ولكن بعد التعايش مع النقص الحاد في المياه في كيب تاون ، فإن رايندرز متأكدة من شيء واحد على الأقل:"لا أحد هنا يفكر في المياه كما كان يفعل" ، كما تقول. "إنه مثل الذهب الآن."
