تغير المناخ له تأثير كبير على دورة المياه العالمية.. مزيدًا من الجفاف المتكرر وحرائق الغابات
التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل لا يزال غير دقيق إلى حد كبير.. لا نعرف الحجم الفعلي لتوازن الطاقة العالمي
“الاحتباس الحراري” ليس دقيقًا تمامًا عندما يتعلق الأمر بوصف دافع تغير المناخ
يشرح كريستوف شير، أستاذ دورة المناخ والماء في ETH زيورخ، قائلاً: “المصطلح الأفضل هو” ترطيب المناخ”، “معظم الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض تعمل على تبخير المياه وبالتالي تقود الدورة الهيدرولوجية”، يعتبر حساب الآثار المترتبة على ذلك بشكل صحيح هو المهمة الأكثر صعوبة على الإطلاق بالنسبة لمصممي نماذج المناخ.
من أجل بناء نموذج مناخي عالمي، يتم استخدام نقاط الشبكة المتباعدة بين 50 و100 كيلومتر، هذا المقياس خشن جدًا بحيث لا يمكن تعيين خلايا عاصفة رعدية محلية صغيرة الحجم، فإن خلايا العواصف الرعدية هذه – وحيث تحدث – هي التي تحرك دوران الغلاف الجوي، خاصة في المناطق المدارية، حيث يكون الإشعاع الشمسي أعلى مستوياته.
يتمثل الحل، في الوقت الحالي، في إضافة معلمات إضافية إلى النموذج من أجل تعيين السحب، يقول شير: “لكن التنبؤ بتغير المناخ في المستقبل لا يزال غير دقيق إلى حد كبير”، “إذا كنا لا نعرف عدد السحب التي تتشكل في المناطق المدارية، فإننا لا نعرف مقدار ضوء الشمس الذي يضرب سطح الأرض – وبالتالي لا نعرف الحجم الفعلي لتوازن الطاقة العالمي.”
دقة مذهلة
على مدى السنوات القليلة المقبلة ، يأمل العلماء في معالجة هذا الغموض، يعمل شير، على سبيل المثال، الآن مع نماذج ذات دقة أعلى بكثير- من كيلومتر واحد إلى كيلومترين – والتي توفر صورة أكثر دقة عن نشاط الأرصاد الجوية، لتوضيح ذلك، قام هو ومجموعته بتشغيل تسلسل على كمبيوتر عملاق يحاكي أحداث الطقس في Tropical Atlantic على مدى سنوات إلى عقود.
التخيل مشابه بشكل مذهل لصورة القمر الصناعي: جبهات المطر تنتقل من الشرق إلى الغرب عبر إفريقيا؛ تتشكل الحقول السحابية المنظمة بدقة قبالة سواحل البرازيل؛ تتطور الأعاصير في وسط المحيط الأطلسي ثم تتجه شمالًا، “النموذج لا يعرف أي شيء على الإطلاق عن المناخ الاستوائي”، هذا ما قاله شير بحماس.
“لكن استنادًا إلى قوانين الفيزياء وحدها، لا يزال بإمكانها تزويدنا بصورة واقعية لما يحدث”، لا يزال من غير المجدي إنشاء سيناريوهات طويلة المدى باستخدام مثل هذه النماذج عالية الدقة ، لكنها تعمل على جعل النماذج العالمية الحالية أكثر دقة.
باستخدام مثال جنوب غرب أوروبا ، يوضح شير، كيف أن النماذج عالية الدقة قادرة أيضًا على التنبؤ بأحداث الطقس المتطرفة بشكل أكثر دقة، النماذج الحالية تقلل بشكل كبير من كمية الأمطار التي يمكن أن تسقط في ساعة واحدة.
على النقيض من ذلك ، تولد النماذج عالية الدقة توزيعات واقعية للغاية وتحدد بشكل صحيح أنه في الخريف، على سبيل المثال، هناك احتمال كبير لسقوط أمطار غزيرة بشكل خاص والفيضانات على الحافة الجنوبية لجبال الألب، على طول الساحل الليغوري وفي بروفانس.
تتوافق توقعات اليوم لأحداث هطول الأمطار الشديدة مع قانون فيزيائي صاغه في القرن التاسع عشر رودولف كلاوزيوس وإميل كلابيرون، يوضح شير قائلاً: “لقد كانوا يقومون فقط بأبحاث أساسية”، “التطبيقات العملية في تغير المناخ لم تكن حتى على الرادار في ذلك الوقت”، تقول علاقة كلاوزيوس وكلابيرون أن الغلاف الجوي يمكن أن يحتفظ بحوالي 6٪ أكثر من بخار الماء لكل درجة مئوية من الاحترار.
بعبارة أخرى ، يمكننا أن نتوقع رؤية أحداث هطول أمطار أكثر غزارة في المستقبل، يقول شير: “سيكون لذلك عواقب بالنسبة للوقاية من الفيضانات”. “لن نتمكن بعد الآن من تصميم الحماية من الفيضانات على أساس الأحداث الماضية.”
عواقب وخيمة
تخبرنا قوانين الفيزياء أن الغلاف الجوي الأكثر دفئًا سيمتص المزيد من بخار الماء، على الرغم من ذلك ، من المتوقع أن تعاني العديد من المناطق من نقص المياه، يوضح شير التناقض الظاهري: “محتوى الرطوبة المطلق في الغلاف الجوي آخذ في الارتفاع بشكل عام، ولكن الرطوبة النسبية يمكن أن تنخفض أيضًا على المستوى الإقليمي، وبعبارة أخرى، سوف يتبخر المزيد من المياه من الأرض؛ ولكن في الوقت نفسه، سينخفض تكوين السحب أيضًا في مناطق معينة، حيث سيكون هناك بعد ذلك هطول أقل للأمطار”.
يقول شير، إن هذا سيكون له عواقب وخيمة ليس فقط على جنوب أوروبا، ولكن أيضًا على بلدان شمال إفريقيا، التي تعاني بالفعل من نقص المياه.
الفيضانات وحرائق الغابات
الكثير من الماء، أو القليل منه، هو بالمثل مصدر قلق رئيسي لعالمة الهيدرولوجيا مانويلا برونر، أستاذ مساعد في ETH ، تركز على تأثير الأحداث المناخية المتطرفة على المناطق الجبلية، وتوضح قائلة: “تلعب مياه الجبال دورًا رئيسيًا في حدوث الفيضانات والجفاف”، “وتتأثر الجبال بشكل خاص بالتغير المناخي لأن درجات الحرارة هناك ترتفع أكثر مما ترتفع في مناطق الأراضي المنخفضة.”
للتحقق مما إذا كان من المحتمل أن يصبح الفيضان أكثر تواتراً وشدة في المستقبل، يستخدم برونر مجموعة من بيانات المراقبة والمحاكاة القائمة على النماذج.
تشرح قائلة: “في جبال الألب، الصورة مختلطة إلى حد كبير لنوع الفيضانات المعتدلة التي تحدث عادةً مرة كل 10 إلى 20 عامًا”، “في بعض المناطق، زاد هذا الخطر ؛ وفي مناطق أخرى ، يتراجع بالفعل.” أحد العوامل الرئيسية هنا هو حالة التربة، “إذا كانت التربة جافة ، يمكن أن تمتص الكثير من الماء وبالتالي تخفف من الفيضانات، ولكن إذا كانت الأرض مشبعة بالفعل، فسيتم فقد هذا التأثير.”
تتوقع برونر زيادة خطر حدوث فيضانات شديدة لمدة 100 عام في جميع أنحاء منطقة جبال الألب، “في هذه الحالة ، هناك الكثير من الأمطار لدرجة أن حالة الأرض لا تحدث فرقًا كبيرًا”، كما تقول.
وأوضحت أنه بينما نعرف العوامل الفردية التي يمكن أن تسبب الفيضانات، ما زلنا نفتقر إلى فهم كيفية تفاعلها، “ماذا يحدث، على سبيل المثال، عند هطول أمطار غزيرة أثناء ذوبان الجليد؟” هي تسأل، “متى يتطور هذا إلى حدث متطرف؟ وكم مرة سنرى هذا المزيج؟”
مزيد من فترات الجفاف المتكررة
الفيضانات ليست التهديد الوحيد الذي يواجه منطقة جبال الألب، تقول برونر: “في المستقبل ، سنشهد المزيد من فترات الجفاف المتكررة على الجانب الشمالي لجبال الألب وربما حتى حرائق الغابات”، هناك عدد من العوامل التي تلعب دورًا هنا: أولاً، تناقص هطول الأمطار في الصيف؛ ثانياً ، تبخر التربة آخذ في الازدياد بسبب ارتفاع درجات الحرارة؛ وثالثًا، تنخفض مستويات الثلوج في الربيع، وهذا بدوره يعني أن الغطاء النباتي أكثر عرضة للجفاف.
توضح برونر: “على الرغم من أن هطول الأمطار في أشهر الشتاء يتزايد بشكل عام ، إلا أن درجات الحرارة المرتفعة تعني أنه يتم تخزين كميات أقل وأقل من هذا في شكل ثلج”، “وإذا كان الغطاء الثلجي أقل في الربيع ، مع دخولنا في الأشهر الأكثر دفئًا، فقد يؤدي ذلك إلى تفاقم نقص المياه خلال فصول الصيف الجافة.”
تشعر برونر بالقلق بشكل خاص من احتمالية استمرار فترات الجفاف لعدة سنوات، وتقول: “في الماضي، لم يكن علينا القلق بعد صيف جاف في جبال الألب، لأنه كان هناك دائمًا ما يكفي من الأمطار بنهاية الشتاء التالي للتعويض”، “لكن في المستقبل، قد يتفاقم نقص المياه خلال فصل الشتاء”.
ما مدى سرعة ذوبان الأنهار الجليدية؟
ومما زاد الطين بلة، أنه من الواضح الآن أن الأنهار الجليدية ستتوقف قريبًا عن توفير نفس الكمية من المياه الذائبة في الصيف كما فعلت في الماضي، يقول دانيال فارينوتي، أستاذ علم الجليد في ETH Zurich في أفضل السيناريوهات ، ستظل سويسرا تمتلك 40٪ من حجم الأنهار الجليدية الحالية بحلول عام 2100″، “في أسوأ الأحوال، لن يتبقى سوى نسبة قليلة”، مهما كان الأمر، فهو واثق من قدرة سويسرا على تتبع هذه التغييرات، “نحن نعلم بالضبط مقدار الجليد الذي لا يزال موجودًا لأننا أجرينا بالفعل مسوحات بالرادار على معظم الأنهار الجليدية.”
الأمور أكثر تعقيدًا في جبال الهيمالايا ، حيث يدير فارينوتي وفريقه أيضًا مشروعًا، هناك، تقع الأنهار الجليدية على ارتفاع أكبر بكثير، مما يجعل المسح أكثر صعوبة.
في الوقت نفسه ، تحجم الدول المجاورة عن توفير البيانات للأبحاث لأسباب استراتيجية وجيوسياسية، وبالتالي يمكن أن تختلف التنبؤات بموعد ذوبان الأنهار الجليدية في جبال الهيمالايا بمقدار عقد من الزمان، ويضيف: “بالنسبة للأراضي المنخفضة، وهي أكثر كثافة سكانية ، فإن هذا يحدث فرقًا كبيرًا”.
في سويسرا أيضًا، هناك حاجة ملحة لمعرفة كمية المياه التي سيساهم بها ذوبان الأنهار الجليدية في المستقبل – لأسباب ليس أقلها أن الامتيازات الخاصة بعدد من محطات الطاقة الكهرومائية ستتم تجديدها في السنوات القليلة المقبلة.
لا يحتاج هؤلاء المشغلون فقط إلى معرفة كمية المياه التي ستتوفر لهم في المستقبل ؛ كما أنها تتطلب تنبؤات مفصلة فيما يتعلق بظواهر الطقس المتطرفة ، يوضح فارينوتي: “إنهم قلقون بشأن ما إذا كانت مآخذ المياه ذات سعة كافية”.
ذوبان الصفائح الجليدية القطبية
هناك قضية أخرى تثير قلقاً أكبر: ذوبان الصفائح الجليدية القطبية. يوضح فارينوتي: “في مجموعتنا، نقوم حاليًا ببناء نموذج تدفق تفصيلي للصفائح الجليدية في جرينلاند يعتمد كليًا على العمليات الفيزيائية”، “نحن نرسم خرائط للكتل الجليدية بدقة 25 مترًا من أجل تقييم ما سيحدث للغطاء الجليدي خلال العقود القليلة القادمة، “لتشغيل هذه المحاكاة المعقدة ، يستعد الفريق للاستفادة من LUMI ، أسرع كمبيوتر عملاق في أوروبا.
جنبًا إلى جنب مع باحثين آخرين، تقوم مجموعة فارينوتي أيضًا بالتحقيق في الصفيحة الجليدية في القطب الجنوبي، والتي تواجه عددًا من التهديدات، على وجه الخصوص، هناك مشكلات تتعلق بالصفيحة الجليدية الغربية في القطب الجنوبي، والتي تقع على صخر قاع تحت سطح المحيط.
ويشرح قائلاً: “تلعب طبوغرافيا هذا الأساس دورًا رئيسيًا في مدى سرعة تراجع الجليد”.
هذا بلا شك سؤال حيوي لعدد من المناطق الساحلية حول العالم. يقول فارينوتي: “إذا بدأت الصفيحة الجليدية في غرب أنتاركتيكا بالذوبان، فقد ترتفع مستويات سطح البحر بمقدار متر واحد بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين”.
مع وجود 250 مليون شخص يعيشون في مناطق ستكون بعد ذلك تحت الماء ، لا داعي للتساؤل عن سبب أهمية مستقبل الصفائح الجليدية القطبية أيضًا في خطوط العرض المنخفضة.
