كشفت دراسة علمية، أن الفيضانات الساحلية التي تضرب بريطانيا لا ترتبط فقط بالظروف الجوية المحلية، بل تتأثر أيضًا بأنماط الضغط الجوي واسعة النطاق فوق المحيط الأطلسي والقطب الشمالي، والتي تسهم في تحديد المناطق الساحلية الأكثر عرضة لارتفاع مياه العواصف، سواء في شمال البلاد أو جنوبها، وكذلك في شمال غرب أوروبا.
وأوضحت الدراسة، أن هذه الأنماط الجوية البعيدة تساعد في تحديد المناطق التي تتعرض لاندفاعات المياه البحرية الشديدة، والمعروفة باسم العواصف المدّية (Storm Surges)، مشيرة إلى أن التنبؤ بهذه الظواهر يظل معقدًا، نظرًا إلى تداخل عدة عوامل، تشمل قوة الرياح وانخفاض الضغط الجوي وشكل السواحل.
ونُشرت الدراسة كاملة في دورية Journal of Geophysical Research: Oceans.
ويرى الباحثون، أن فهم أسباب تركز هذه الاندفاعات البحرية في مناطق بعينها، مثل إيست أنجليا شرقي إنجلترا، قد يساعد المدن الساحلية على الحصول على تحذيرات مبكرة من الفيضانات والاستعداد لمخاطرها.
تقسيم السواحل وفق أنماط العواصف المدّية
قاد الدراسة ليسان بلُوك، من قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج، بالتعاون مع باحثين من المركز الوطني لعلوم المحيطات والمسح البريطاني للقارة القطبية الجنوبية.
ودرس الفريق بيانات مستويات سطح البحر في مناطق شمال غرب أوروبا على مدى أكثر من 70 عامًا، مستخدمًا نموذجًا حاسوبيًا أعاد بناء مستويات المياه يومًا بيوم منذ عام 1950، بالاعتماد على بيانات الطقس التاريخية بدلًا من قراءات مقاييس المد والجزر.
وفي المرحلة الأولى، أزال الباحثون تأثير المد والجزر والتغيرات الموسمية الطبيعية في مستويات البحر، ثم استخدموا تقنيات التعلم الآلي لتقسيم السواحل إلى مناطق تتعرض لارتفاعات شديدة في مياه العواصف خلال الأيام نفسها.
وأسفرت العملية عن تحديد ست مناطق رئيسية في البحار المحيطة بشمال غرب أوروبا، إلى جانب ثماني مناطق فرعية أصغر داخل بحر الشمال.
وقالت بلُوك: «إذا تمكنا من تحديد الظروف التي تتشكل، على سبيل المثال، فوق المحيط الأطلسي، والتي قد تؤدي إلى حدوث عاصفة مدّية في إيست أنجليا، فسيكون بإمكاننا تحديد أجزاء الساحل التي ينبغي أن تستعد للفيضانات».
وأوضحت أن أنماط الضغط الجوي واسعة النطاق والمتكررة فوق المحيطات تُعرف علميًا باسم «الأنماط المناخية» (Climate Modes).
وأضافت أن النماذج الحاسوبية المستخدمة للتنبؤ بمخاطر الفيضانات الساحلية لا تأخذ دائمًا هذه الأنماط المناخية واسعة النطاق في الحسبان، وتركز بدلًا من ذلك على متغيرات الطقس المحلية، بينما تظهر نتائج الدراسة أن الأنماط المناخية تؤدي دورًا أساسيًا في تحديد مخاطر العواصف المدّية.
فيضانات تاريخية ضربت بريطانيا وشمال غرب أوروبا
تتكون العاصفة المدّية عندما تدفع الرياح القوية وانخفاض الضغط الجوي كتلة من مياه البحر باتجاه اليابسة، ما يؤدي إلى ارتفاع منسوب المياه الساحلية.
وفي بعض الحالات، يرتفع منسوب المياه إلى درجة تتجاوز معها الحواجز والمنشآت المخصصة للحماية من الفيضانات. وإذا تزامن ذلك مع المد العالي وارتفاع الأمواج، فقد تصل المياه إلى مستويات استثنائية تؤدي إلى غمر المناطق الساحلية.
وشهدت بريطانيا واحدة من أشد هذه الكوارث خلال يومي 31 يناير و1 فبراير عام 1953، عندما تحرك نظام جوي عميق ومنخفض الضغط عبر بحر الشمال، دافعًا كتلة ضخمة من المياه على امتداد الساحل الشرقي لبريطانيا.
وتزامنت العاصفة مع المد الربيعي، وهو المد الأعلى الذي يحدث عادة مع اكتمال القمر أو المحاق، ما أدى إلى ارتفاع مستويات البحر بنحو 10 أقدام، أي قرابة 3 أمتار، فوق المستويات المتوقعة.
واجتاحت الفيضانات أجزاء من بريطانيا وهولندا وبلجيكا، مخلفة آثارًا واسعة على المناطق الساحلية.
بحر الشمال الأكثر تعرضًا لارتفاع مياه العواصف
وفي يومي 5 و6 ديسمبر 2013، ضربت عاصفة مدّية أخرى الساحل الشرقي لبريطانيا، وسجلت مستويات المياه في بعض المناطق ارتفاعات تجاوزت تلك المسجلة خلال فيضانات عام 1953، إلا أن تطور منشآت الحماية الساحلية حال دون وقوع كارثة مماثلة.
ويفسر الباحثون شدة تأثير العواصف المدّية في بحر الشمال بطبيعته الجغرافية؛ إذ يتخذ شكلًا ضيقًا يشبه القمع، ويبلغ أضيق أجزائه المنطقة الواقعة بين إيست أنجليا وهولندا، ما يدفع المياه باتجاه اليابسة ويزيد من ارتفاعها.
كما يسهم ضحالة قاع البحر، الذي تتراوح أعماقه تقريبًا بين 30 و490 قدمًا، أي ما يعادل 10 إلى 150 مترًا، في زيادة ارتفاع مياه العواصف.
وأظهرت السجلات التي أعاد الباحثون بناءها أن العواصف المدّية أضافت ما لا يقل عن 22 بوصة، أي نحو 57 سنتيمترًا، إلى مستوى مياه بحر الشمال خلال أشد 1% من الأيام المسجلة، وهي زيادة تفوق ما رُصد في أي منطقة أخرى شملتها الدراسة.
وقالت بلُوك، إن العواصف المدّية في هذه المنطقة تتسم بدرجة كبيرة من الديناميكية والتعقيد، مشيرة إلى أن المخاطر تتزايد أيضًا بسبب الكثافة السكانية المرتفعة في المناطق الساحلية المنخفضة المطلة على بحر الشمال.
مسارات العواصف ترتبط بأنماط الضغط الجوي
وفي المرحلة التالية، قارن الفريق البحثي بين أنماط العواصف المدّية في المناطق المختلفة والأنماط الكبرى للضغط الجوي.
وقالت بلُوك إن الباحثين تمكنوا من ربط العواصف المدّية الشديدة في مناطق محددة بأنماط مناخية واضحة ومتميزة، مضيفة أنها لم تكن تتوقع ظهور علاقات بهذه الدرجة من الوضوح، خاصة عبر مسافات جغرافية شاسعة.
وتركزت أقوى الروابط على أنماط الضغط الجوي في نصف الكرة الشمالي، ومن بينها التذبذب الشمالي الأطلسي (North Atlantic Oscillation)، وهو نمط من التغير في الضغط الجوي بين المناطق المحيطة بآيسلندا وجزر الأزور.
فعندما ينخفض الضغط الجوي فوق آيسلندا مقارنة بجزر الأزور، يتحرك التيار النفاث (Jet Stream)، وهو تيار سريع من الرياح في طبقات الجو العليا، باتجاه الشمال، وتزداد احتمالات حدوث العواصف المدّية على السواحل الشمالية والوسطى.
وقالت بلُوك إن انتقال العواصف نحو الشمال يؤدي أيضًا إلى وصول أمواج بحرية مرتفعة إلى السواحل الواقعة في خطوط عرض شمالية.
عواصف تبدأ قرب كندا وتؤثر في سواحل بريطانيا
وعندما يرتفع الضغط الجوي فوق آيسلندا بصورة غير معتادة، يتقلص فارق الضغط بينها وبين جزر الأزور، ما يؤدي إلى تباطؤ التيار النفاث وانحناء مساره نحو الجنوب.
وفي هذه الحالة، تسلك العواصف مسارات جنوبية، حاملة معها أمواجًا مرتفعة تؤثر في السواحل الجنوبية.
وكشفت الدراسة، أن العواصف التي تقف وراء الاندفاعات البحرية الشديدة قبالة جنوب غرب إنجلترا وغرب أيرلندا كانت تبدأ في كثير من الأحيان بالقرب من جزيرة نيوفاوندلاند، قبالة الساحل الشرقي لكندا، أي على بُعد آلاف الأميال من المناطق التي تتعرض لتأثيراتها.
وفي المقابل، كانت العواصف المسؤولة عن الاندفاعات البحرية في المناطق الشمالية، وفي البحار الممتدة باتجاه النرويج، تبدأ بصورة أكبر قبالة جرينلاند أو في وسط المحيط الأطلسي الشمالي.
كما رصد الباحثون اختلافًا موسميًا في توقيت هذه الظواهر؛ إذ كانت العواصف المدّية في المناطق الجنوبية الغربية أكثر شيوعًا خلال فصل الخريف، بينما سُجلت معظم العواصف في المناطق الأخرى خلال فصل الشتاء.
احترار القطب الشمالي قد يغير مواقع الفيضانات
وكان علي مشايخ، الأستاذ المشارك بقسم علوم الأرض في جامعة كامبريدج، المؤلف الرئيسي للدراسة.
وقال مشايخ إن الظروف الجوية في القطب الشمالي تؤثر بدرجة كبيرة في الطقس بالمملكة المتحدة، وهو أمر معروف منذ فترة، لكن الباحثين لم يتمكنوا سابقًا من ربط هذا التأثير بتوزيع العواصف المدّية على السواحل.
وأوضح أن ارتفاع درجات الحرارة في القطب الشمالي سيؤدي إلى إضعاف فارق الضغط الجوي الذي يحرك التيار النفاث، وهو ما يرجح حدوث تغيرات في أنماط العواصف التي تصل إلى المملكة المتحدة، بما في ذلك المناطق التي قد تتعرض للعواصف المدّية مستقبلًا.
لكنه أشار إلى أن هذه التأثيرات لا تزال قيد الدراسة، وأن الباحثين يسعون إلى فهمها بصورة أكثر دقة.
دراسة تأثير المناخ الأكثر دفئًا على الفيضانات الساحلية
وشدد مشايخ على ضرورة النظر إلى الظواهر الجوية المتطرفة المحلية في سياق عالمي، قائلًا إن هناك أدلة متزايدة على أن الظواهر الجوية المتطرفة التي تحدث في محيطنا قد تكون مدفوعة بما يجري في مناطق بعيدة جدًا من العالم.
وأضاف أن ذلك يعكس الطبيعة العالمية لمشكلة تغير المناخ والظواهر المتطرفة الناجمة عنه، والحاجة إلى حلول عالمية لمواجهتها.
وأشار الباحثون إلى أن السجلات المستخدمة في الدراسة لم تشمل تأثير الأمواج أو الارتفاع طويل الأجل في مستوى سطح البحر، كما لم يتحقق الفريق من احتمال تغير الروابط بين أنماط الضغط الجوي والعواصف المدّية من فصل إلى آخر.
ويعتزم الباحثون في المرحلة المقبلة تطبيق التحليل نفسه على التوقعات المناخية المستقبلية، لمعرفة ما إذا كانت المناطق الأكثر تعرضًا للعواصف المدّية ستتغير مع استمرار ارتفاع حرارة الكوكب.
