قد تصبح الأرض جافة كالمريخ؟ الأرض فقدت رطوبة تربتها في 40 عامًا بما يكفي لتغيير دوران الكوكب

فقدت الأرض رطوبة تربتها خلال الأربعين عامًا الماضية بما يكفي لتغيير دوران الكوكب وتغيير موقع القطب الشمالي، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في مجلة ساينس، تتتبع كيف أثّرت الأنشطة البشرية على دورة المياه العالمية.

وقال علماء، وصفوا البحث الجديد هذا الأسبوع، إن الفقدان المستمر للمياه من اليابسة إلى المحيطات أدى إلى جفاف مساحات شاسعة من كل قارة، وقد يكون هذا الفقدان غير قابل للإصلاح.

كتب المؤلفون، أن “مناطق واسعة في شرق ووسط آسيا، ووسط أفريقيا، وأمريكا الشمالية والجنوبية أظهرت استنزافًا ملحوظًا” بين عامي ٢٠٠٣ و٢٠٠٧.

وعندما مدد الباحثون الإطار الزمني إلى عام ٢٠٢١، ازداد استنزاف رطوبة التربة بشكل كافٍ ليشمل تلك المناطق، وشمل أيضًا أوروبا وشرق الولايات المتحدة.

ووجدت ورقتهم البحثية، أن الاحتباس الحراري قد قلل بشكل ملحوظ من كمية المياه المخزنة حول العالم في التربة والبحيرات والأنهار والثلوج وأماكن أخرى، مع آثار محتملة لا رجعة فيها على الزراعة وارتفاع مستوى سطح البحر.

ويقول الباحثون إن التحول الكبير للمياه من اليابسة إلى المحيطات يُثير قلقًا بالغًا على الزراعة، ويأملون أن يُعزز عملهم الجهود المبذولة للحد من الإفراط في استخدام المياه.

أدلة قوية على تحول لا رجعة فيه

وقال لويس سامانيجو، باحث في علم المياه في مركز يو إف زد هيلمهولتز لأبحاث البيئة في لايبزيج بألمانيا، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة ولكنه كتب مقالة ذات صلة في مجلة “ساينس”: “تقدم هذه الدراسة أدلة قوية على تحول لا رجعة فيه في مصادر المياه الأرضية في ظل التغيرات المناخية الحالية”، وأضاف “القارات تجف بمرور الوقت”.

وقال، إنه في بعض المناطق، يتعين أن يكون هناك هطول أمطار أعلى بكثير من المتوسط لمدة 10 سنوات متتالية للتعافي من فترات الجفاف الطويلة، يمكنك نسيان الأمر، لن يكون كذلك، هذا أمرٌ دائم، على الأقل في زمننا الحالي.

قد تصبح الأرض جافة كالمريخ

على مدى ملايين السنين، قد تصبح الأرض جافة كالمريخ، وأضاف: “قد تصبح الأرض صحراء بلا غلاف جوي، لكنني لا أعتقد أن هذا هو المكان الذي نرغب بالعيش فيه”.

تصف الدراسة الجديدة “حجم التغييرات التي نُحدثها”، كما قال، “لأن ما يُحدث هذا التغيير في الرطوبة، في النهاية، هو هذا الجزيء الدقيق من ثاني أكسيد الكربون الذي نضخه باستمرار، وهذا يُسبب عدم استقرار في الغلاف الجوي”.

عندما جمع الباحثون بيانات الأقمار الصناعية حول الماء في التربة، وقياسات مستوى سطح البحر، ورصد هطول الأمطار، وجدوا “استنزافًا هائلًا لرطوبة التربة”.

فقدت التربة حوالي 1614 جيجا طن من الماء بين عامي 2000 و2002، وهو انخفاض كبير في رطوبة التربة العالمية لم يتعاف منه، بل استمر الاستنزاف، حيث فقدت التربة 1009 جيجا طن إضافية من الماء بين عامي 2003 و2016.

وبالمقارنة، فقد الغطاء الجليدي في جرينلاند حوالي 900 جيجا طن من الماء نتيجة ذوبان الجليد بين عامي 2002 و2006.

تشير النتائج إلى أن هذا الانخفاض مدفوعٌ بشكلٍ رئيسي بتحولاتٍ في أنماط هطول الأمطار وزيادة الطلب التبخيري نتيجةً لارتفاع درجات الحرارة.

وأشار الباحثون إلى أنه حتى عام 2021، لم تتعافَ رطوبة التربة، مضيفين أنهم يرون احتمالًا ضئيلًا للتعافي في ظل الظروف المناخية الحالية.

تغيرًا تدريجيًا في ارتفاع مستوى سطح البحر

وقال دونجريول ريو، عالم المياه البيئية بجامعة ملبورن، والمشارك في الدراسة، إنه عندما فحص الباحثون البيانات، لاحظوا تغيرًا تدريجيًا في ارتفاع مستوى سطح البحر في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، وهو ما بدا غير طبيعي.

وأضاف “عندما يبدو شيء غريبًا جدًا أو جديدًا جدًا، فمن الطبيعي أن يشتبه العلماء بوجود بعض الأخطاء، لذلك حاولنا تكرار ذلك باستخدام قياسات مختلفة”.

وعندما أزالوا جميع العوامل المساهمة المحتملة بخلاف رطوبة التربة من حساباتهم، فإن القفزة الكبيرة في متوسط مستوى سطح البحر العالمي في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ظلت قائمة، وتوافقت مع فقدان رطوبة التربة، مع ارتفاع متوسط مستوى سطح البحر العالمي بنحو 1 مليمتر لكل 360 جيجا طن من المياه المفقودة من الأرض.

قال إنه في مرحلة ما، “قد نشهد جفافًا في البحيرات والجداول”، مع أن اتجاه الجفاف غير واضح،مضيفا “حتى مع هطول أمطار كافية، فقد يستمر جفافها”.

وأشار إلى أن التمويل المخصص للمراقبة الأرضية آخذ في الانخفاض على المستوى العالمي، كما يتراجع عدد محطات القياس، قائلا “نحن بحاجة إلى جهد مجتمعي لتحقيق ذلك، وليس مجرد مجموعة أو مجموعتين، نظرًا لتعدد أنواع محطات الرصد”.

الحركة القطبية

يمكن لإعادة توزيع المياه أن تُغيّر طريقة تذبذب الأرض أثناء دورانها حول محورها، ولذلك قارن الفريق “الحركة القطبية” التي تُظهر هذا التذبذب بقاعدة بياناتهم الشاملة لرطوبة التربة، وفقًا لريو.

وارتبطت التغيرات في دوران الأرض بتغيّر توزيع المياه على الكوكب، حيث سار التذبذب كما هو متوقع، مع انخفاض رطوبة التربة وزيادة المياه في المحيطات.

وضم فريق البحث عالم الجيولوجيا كلارك ويلسون، الأستاذ الفخري في قسم علوم الأرض والكواكب في جامعة تكساس، والذي كان يدرس دوران الأرض لمدة 50 عامًا، بدءًا من أطروحته عام 1976، والذي قال “في أوائل السبعينيات، كانت الحركة القطبية مجرد أمر غريب”، “لكن الآن، كل شخص لديه جهاز استقبال GPS في هاتفه المحمول، ونظام GPS بأكمله وأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية تتطلب جميعها معرفة دقيقة للغاية بالحركة القطبية”، وأضاف أن ذلك أدى إلى زيادة كبيرة في عدد الأشخاص الذين يدرسون اهتزاز الأرض.

وأضاف، إنه خلال المائة عام الماضية، أدى ارتداد الأرض بعد العصر الجليدي وفقدان الكتل الجليدية إلى تحول الموقع الدقيق للمحور الدوراني بنحو 20 متراً.

إن معرفة مكان النقطة الدقيقة للدوران بالنسبة لنقاط ثابتة أخرى في الفضاء هو الأساس لجميع أنظمة الملاحة GPS الحديثة، بما في ذلك أنظمة توجيه الصواريخ، ولكن العلماء أدركوا أيضًا في وقت مبكر أن اهتزاز الأرض يوفر أيضًا رؤى حول تغير المناخ العالمي.

قال: “يُظهر مستوى سطح البحر العالمي إجمالي أحجام المياه، لكنه لا يُحدد مصدرها، أما الحركة القطبية، فهي حساسة للتوزيع الجغرافي للكتلة”.

وقد أتاحت مهمة القمر الصناعي “تجربة استعادة الجاذبية والمناخ” (GRACE) التي أطلقت في عام 2002، إمكانية رصد كيفية تغير توزيع الكتلة على الكوكب، وخاصة من خلال قدرتها على مراقبة تخزين المياه الأرضية عن طريق قياس التغيرات في الجاذبية.

وقال “إنه قياس رائع لأنه في الماضي كان يتم تخزين المياه في التربة عن طريق حفر بئر وقياس مستوى المياه، وأضاف، أن هذه القياسات المعزولة لم تُسهم في تحديد ميزانية مائية عالمية تتضمن عوامل كالتبخر والجريان السطحي، مما يجعل من المستحيل نمذجة دورات المياه على مستوى الكوكب، “لقد غيّرت GRACE كل ذلك” .

الجفاف العالمي؟

وقال ريو، الباحث بجامعة ملبورن، إنه من المهم العودة إلى ثمانينيات القرن العشرين، عندما بدأت درجة الحرارة العالمية المتوسطة في الارتفاع بشكل حاد، لفهم التغيرات التي تم قياسها في الدراسة الجديدة.

وأوضح، في البداية، كان العلماء في حيرة من أمرهم لأن العجز في ضغط البخار – وهو مقياس لمدى الرطوبة الموجودة في الهواء مقارنة بما يمكن أن يحمله عند درجة حرارة معينة – لم يرتفع على الفور ليتناسب مع ارتفاع درجات الحرارة، قائلا ” ولكن بدءًا من عام 2000 تقريبًا، بدأ عجز ضغط البخار في الارتفاع بشكل حاد للغاية، تزامنًا مع فترة تحليلنا”.

تزامن ذلك مع انخفاض “غير عادي” في هطول الأمطار العالمي لمدة ثلاث سنوات من عام ٢٠٠٠ إلى عام ٢٠٠٣، مما أدى إلى انخفاض رطوبة التربة الذي استمر حتى عام ٢٠٢١ على الأقل.

حدث الانخفاضان الكبيران في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، وفي عامي ٢٠١٥ و٢٠١٦، وارتبط الانخفاض الثاني بظاهرة النينيو القوية، وهي مرحلة دافئة من دورة المحيط الهادئ الاستوائية التي تُغير أنماط هطول الأمطار العالمية.

وأشار إلى أن حدوث ظاهرة النينيو القوية مرة أخرى قد يؤدي إلى انخفاض كبير آخر في رطوبة التربة العالمية.

وقال، إن التأثيرات الإقليمية لا تزال مثيرة للقلق، مسلطا الضوء على فترة جفاف غير عادية ومستمر في الأمازون، و”إذا نظرت إلى بيانات GRACE فوق الأمازون، فهذا أمر مخيف حقًا”، وأضاف أن الجفاف، في كثير من الحالات، هو نتيجة بطيئة الظهور لظاهرة الاحتباس الحراري العالمي.

قال: “إن عدم وضوحها لا يعني عدم أهميتها، نحن حذرون للغاية بشأن الفيضانات والزلازل وحرائق الغابات، لأنها تحدث في إطار زمني محدد، آثارها واضحة جدًا، لكن الجفاف كارثة تتفاقم تدريجيًا”.

تعتمد معظم قياسات الجفاف التقليدية على هطول الأمطار والنتح التبخيري المحتمل، مما قد يشير إلى تعافي قصير الأجل من ظروف الجفاف، إلا أن قدرتها على رصد الاستنزاف البطيء والطويل الأمد لرطوبة التربة محدودة، إلا أن قياساتها للمياه الأرضية حول العالم أظهرت انخفاضات مستمرة، وأحيانًا بخطوات حادة.

بعد صدمة نقص الأمطار لمدة عام أو عامين، كنا نرى انتعاشًا، لكن ليس بعد الآن،” “هذا مصدر قلق بالغ.”

الجنوب الغربي تضرر بشدة

وقال الباحث في مجال المياه والمؤلف المشارك جاي فاميجليت ، أستاذ المستقبل العالمي في كلية الاستدامة بجامعة ولاية أريزونا، إن النمط العالمي الذي تم تحديده في الدراسة الجديدة بدأ في الظهور منذ أن أصبحت بيانات GRACE متاحة.

وقال “هذا ما تنبأت به الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ، وهو أن المناطق الرطبة ستصبح أكثر رطوبة والمناطق الاستوائية وخطوط العرض المتوسطة ستصبح أكثر جفافا”.

وأشار إلى أن معدل الجفاف في خطوط العرض الوسطى أعلى، بسبب حلقة التغذية الراجعة الإيجابية التي يستخدم فيها الناس المزيد من المياه الجوفية مع تزايد جفاف الأراضي.