كيف رصدت ناسا ظاهرة النينيو.. تغيير كيمياء المياه الساحلية

كشفت النتائج الجديدة عن وجود عالم ساحلي حساس للغاية للتغيرات في الجريان السطحي وهطول الأمطار على الأرض.

بعد أن ساعدت في إثارة حرارة قياسية في عام 2023 وإغراق مساحات كبيرة من الولايات المتحدة هذا الشتاء، فإن ظاهرة النينيو الحالية تفقد قوتها هذا الربيع.

لاحظ العلماء طريقة أخرى يمكن أن تترك بها ظاهرة المناخ بصماتها على الكوكب: تغيير كيمياء المياه الساحلية.

استخدم فريق من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا عمليات رصد الأقمار الصناعية لتتبع محتوى الملح الذائب، أو الملوحة، لسطح المحيط العالمي لمدة عقد من الزمن، من عام 2011 إلى عام 2022.

على سطح البحر، يمكن لأنماط الملوحة أن تخبرنا الكثير عن كيف تتساقط المياه العذبة وتتدفق وتتبخر بين الأرض والمحيطات والغلاف الجوي، وهي عملية تُعرف باسم دورة المياه.

بظاهرة النينيو التذبذب الجنوبي

نشرت الدراسة في مجلة رسائل البحوث الجيوفيزيائية ، وأظهر فريق مختبر الدفع النفاث أن الاختلافات من سنة إلى أخرى في الملوحة بالقرب من السواحل ترتبط ارتباطًا وثيقًا بظاهرة النينيو التذبذب الجنوبي (ENSO)، وهو المصطلح الجماعي لظاهرة النينيو ونظيرتها النينيا.

يؤثر ENSO على الطقس في جميع أنحاء العالم بطرق متناقضة.

ويمكن لظاهرة النينيو، المرتبطة بدرجات حرارة المحيطات الأكثر دفئا من المتوسط في المنطقة الاستوائية من المحيط الهادئ، أن تؤدي إلى هطول أمطار وثلوج أكثر من المعتاد في جنوب غرب الولايات المتحدة، فضلا عن الجفاف في إندونيسيا.

يتم عكس هذه الأنماط إلى حد ما خلال ظاهرة النينيا.

خلال ظاهرة النينيو الاستثنائية عام 2015، على سبيل المثال، تتبع العلماء تأثيرًا متميزًا بشكل خاص لدورة المياه العالمية:

فقد أدى انخفاض هطول الأمطار على الأرض إلى انخفاض في تصريف الأنهار في المتوسط، مما أدى بدوره إلى ارتفاع مستويات الملوحة بشكل ملحوظ في مناطق بعيدة، على بعد 125 ميلاً (200 كيلومتر) من الشاطئ.

وفي أوقات أخرى، وجد العكس: شهدت المناطق التي شهدت هطول أمطار أعلى من المعتاد على الأرض زيادة في تصريف الأنهار، مما أدى إلى انخفاض الملوحة بالقرب من تلك السواحل.

الملوحة أكثر تنوعًا

وقالت المؤلفة الرئيسية سيفيرين فورنييه، عالمة فيزياء المحيطات في مختبر الدفع النفاث: “نحن قادرون على إظهار استجابة الملوحة الساحلية لتقلبات النينيو على نطاق عالمي”.

ووجد الفريق أن الملوحة تكون أكثر تنوعًا بمقدار 30 مرة على الأقل في هذه المناطق الديناميكية القريبة من السواحل مقارنة بالمحيطات المفتوحة.

وتتجلى العلاقة بين المطر والأنهار والملح بشكل خاص عند مصبات أنظمة الأنهار الكبيرة مثل المسيسيبي والأمازون، حيث يمكن رسم خرائط لأعمدة المياه العذبة من الفضاء أثناء تدفقها إلى المحيط.

الملح كإشارة

مع ظاهرة الاحتباس الحراري، لاحظ الباحثون التغيرات في دورة المياه، بما في ذلك الزيادات في أحداث هطول الأمطار المتطرفة والجريان السطحي.

عند تقاطع الأرض والبحر، قد تكون المياه الساحلية هي المكان الذي يمكن فيه اكتشاف التأثيرات بشكل أكبر.

وقال فورنييه: “نظراً للحساسية تجاه هطول الأمطار والجريان السطحي، يمكن أن تكون الملوحة الساحلية بمثابة نوع من الريادة، مما يشير إلى تغييرات أخرى تتكشف في دورة المياه “.

وأشارت إلى أن بعض المياه الساحلية في العالم لم تتم دراستها بشكل جيد على الرغم من أن حوالي 40٪ من السكان يعيشون على بعد حوالي 60 ميلاً (100 كيلومتر) من الخط الساحلي.

أحد الأسباب هو أن صيانة أجهزة قياس الأنهار وغيرها من أجهزة المراقبة في الموقع قد تكون مكلفة ولا يمكنها توفير تغطية للكوكب بأكمله، خاصة في المناطق النائية.

وهنا يأتي دور أدوات الأقمار الصناعية، قامت مهمة أكواريوس، التي تم إطلاقها في عام 2011، ببعض عمليات الرصد العالمية الفضائية الأولى لملوحة سطح البحر باستخدام أجهزة قياس إشعاع حساسة للغاية للكشف عن التغيرات الطفيفة في انبعاثات إشعاع الميكروويف في المحيط.

كان Aquarius عبارة عن تعاون بين NASA ووكالة الفضاء الأرجنتينية CONAE (Comisión Nacional de Actividades Espaciales) .

اليوم، هناك أداتان عاليتا الدقة – مهمة رطوبة التربة وملوحة المحيطات (SMOS) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ومهمة ناسا النشطة السلبية النشطة (SMAP) – تسمحان للعلماء بالتكبير إلى مسافة 25 ميلاً (40 كيلومترًا) من السواحل.

وباستخدام بيانات من البعثات الثلاث، وجد الباحثون أن الملوحة السطحية في المياه الساحلية وصلت إلى الحد الأقصى للمتوسط العالمي (34.50 وحدة ملوحة عملية، أو PSU) في شهر مارس من كل عام، وانخفضت إلى الحد الأدنى من المتوسط العالمي (34.34 PSU) في شهر سبتمبر تقريبًا.

(وحدة الإمداد بالطاقة تساوي تقريبًا أجزاء لكل ألف جرام من الماء)، ويؤدي تصريف الأنهار، خاصة من نهر الأمازون، إلى تحديد هذا التوقيت.

أما في المحيطات المفتوحة، فتختلف الدورة، حيث تصل الملوحة السطحية إلى متوسط عالمي أدنى (34.95 نقطة مئوية) في الفترة من فبراير إلى أبريل ومتوسط عالمي أقصى (34.97 نقطة مئوية) في الفترة من يوليو إلى أكتوبر.

لا يُظهر المحيط المفتوح قدرًا كبيرًا من التباين بين الفصول أو السنوات لأنه يحتوي على كمية أكبر بكثير من المياه وأقل حساسية لتصريف الأنهار والتذبذب الجنوبي.

وبدلاً من ذلك، فإن التغيرات محكومة بمعدل هطول الأمطار على مستوى الكوكب مطروحًا منه إجمالي التبخر العالمي بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل دوران المحيطات على نطاق واسع.