قبل الاحتباس الحراري هل كانت الأرض تبرد أم تسخن؟

تلعب النماذج المناخية الدقيقة دورًا حاسمًا في علوم وسياسات المناخ، مما يساعد على إعلام صانعي السياسات والقرارات في جميع أنحاء العالم أثناء بحثهم في طرق لإبطاء الآثار المميتة لكوكب الاحترار والتكيف مع التغيرات الجارية بالفعل.

لاختبار دقتها ، تمت برمجة النماذج لمحاكاة المناخ الماضي لمعرفة ما إذا كانت تتفق مع الأدلة الجيولوجية، يمكن أن تتعارض نماذج المحاكاة مع الأدلة، كيف يمكننا أن نعرف أيهما الصحيح؟

تتناول مقالة مراجعة نُشرت في مجلة Nature هذا الصراع بين النماذج والأدلة، والمعروف باسم لغز الهولوسين في درجة الحرارة العالمية.

المؤلف الرئيسي داريل كوفمان، أستاذ ريجنتز في كلية الأرض والاستدامة، وباحثة ما بعد الدكتوراه بجامعة أريزونا إيلي برودمان، وهي مؤلفة مشاركة عملت في هذه الدراسة أثناء حصولها على درجة الدكتوراه، في NAU ، حلل مجموعة واسعة من البيانات المتاحة من آخر 12000 سنة لحل المشكلة.

تعتمد الدراسة على العمل الذي قام به كوفمان والذي تم تضمينه في أحدث تقرير مناخي رئيسي من قبل الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، وتنظر في ما إذا كان متوسط ​​درجة الحرارة العالمية قبل 6500 عام أكثر دفئًا ، كما يتضح من الأدلة بالوكالة من المحفوظات الطبيعية في الماضي.

المعلومات المناخية ، أو أكثر برودة ، كما تم محاكاتها بواسطة النماذج ، مقارنة بأواخر القرن التاسع عشر، عندما أدت الثورة الصناعية إلى زيادة ملحوظة في الاحترار الذي يسببه الإنسان.

يخلص هذا التقييم الشامل إلى أن متوسط ​​درجة الحرارة العالمية منذ حوالي 6500 عام كان على الأرجح أكثر دفئًا وتبعه اتجاه تبريد متعدد الألفيات انتهى في القرن التاسع عشر.

لكنهم حذروا من أن عدم اليقين لا يزال موجودًا على الرغم من الدراسات الحديثة التي زعمت أنها حلت المعضلة.

وقال كوفمان: “تحديد متوسط ​​درجة حرارة الأرض في الماضي ، عندما كانت بعض الأماكن ترتفع درجة حرارتها بينما كان البعض الآخر باردًا ، يمثل تحديًا ، وهناك حاجة إلى مزيد من البحث لحل هذا اللغز بحزم”.

“لكن تتبع التغيرات في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية أمر مهم لأنه نفس المقياس المستخدم لقياس مسيرة الاحتباس الحراري التي يسببها الإنسان ولتحديد الأهداف التي تم التفاوض عليها دوليًا للحد منها، على وجه الخصوص، كشفت المراجعة التي أجريناها على نحو مفاجئ مدى ضآلة ما نعرفه عن بطء الحركة تقلب المناخ، بما في ذلك القوى التي بدأها البشر الآن والتي ستلعب مع ارتفاع مستوى سطح البحر وذوبان الجليد الدائم خلال آلاف السنين القادمة “.

ما نعرفه

نحن نعرف المزيد عن مناخ عصر الهولوسين، والذي بدأ بعد انتهاء آخر عصر جليدي كبير قبل 12000 عام، أكثر من أي فترة أخرى متعددة الألف، هناك دراسات منشورة من مجموعة متنوعة من المحفوظات الطبيعية التي تخزن معلومات حول التغيرات التاريخية التي حدثت في الغلاف الجوي والمحيطات والغلاف الجليدي وعلى اليابسة ؛ الدراسات التي تبحث في القوى التي دفعت التغيرات المناخية في الماضي ، مثل مدار الأرض ، والإشعاع الشمسي، والانفجارات البركانية وغازات الاحتباس الحراري؛ ونماذج المحاكاة المناخية التي تترجم هذه القوى إلى درجات حرارة عالمية متغيرة، تم تضمين كل هذه الأنواع من الدراسات في هذه المراجعة.

كان التحدي حتى الآن هو أن سطرين مهمين من الأدلة يشيران إلى اتجاهين متعاكسين. تشير البيانات “البديلة” الخاصة بالبيئة القديمة، والتي تتضمن أدلة من المحيطات والبحيرات والمحفوظات الطبيعية الأخرى، إلى ذروة متوسط ​​درجة الحرارة العالمية منذ حوالي 6500 عام ثم اتجاه تبريد عالمي حتى بدأ البشر في حرق الوقود الأحفوري، تُظهر النماذج المناخية عمومًا ارتفاع متوسط ​​درجات الحرارة العالمية في 6500 عام الماضية.

إذا كانت البيانات البديلة صحيحة، فهذا يشير إلى أوجه القصور في النماذج ويقترح على وجه التحديد أن ردود الفعل المناخية التي يمكن أن تضخم الاحتباس الحراري غير ممثلة تمثيلاً ناقصًا. إذا كانت النماذج المناخية صحيحة، فيجب شحذ أدوات إعادة بناء درجات الحرارة القديمة.

نحن نعلم أيضًا أنه سواء كانت الأرقام تتجه لأعلى أو لأسفل ، فإن التغير في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية خلال 6500 عام الماضية كان تدريجيًا- ربما أقل من درجة واحدة مئوية، هذا أقل من الاحترار الذي تم قياسه بالفعل في المائة عام الماضية، والذي تسبب في معظمه البشر، نظرًا لأن تغير درجة الحرارة العالمية مهما كان حجمه مهم، لا سيما في الاستجابة لتغير غازات الدفيئة، فإن معرفة ما إذا كانت درجات الحرارة أعلى أو أقل منذ 6500 عام أمر مهم لمعرفتنا بالنظام المناخي وتحسين التنبؤات بالمناخ في المستقبل.

ما لا نعرفه

سلطت هذه الدراسة الضوء على أوجه عدم اليقين في النماذج المناخية. إذا كان التفسير المفضل للمؤلفين – وهو أن الاحترار العالمي الأخير سبقته 6500 عام من التبريد العالمي- صحيحًا، فإن فهم العلماء للتأثيرات المناخية الطبيعية والتغذية المرتدة، وكيفية تمثيلها في النماذج، يحتاج إلى تحسين، إذا كانت غير صحيحة، يحتاج العلماء إلى تحسين فهمهم لإشارة درجة الحرارة في سجلات الوكيل ومواصلة تطوير الأدوات التحليلية لالتقاط هذه الاتجاهات على نطاق عالمي.

كانت محاولة حل معضلة الهولوسين في درجة الحرارة العالمية أولوية لعلماء المناخ في العقد الماضي ؛ تتذكر برودمان قراءة الورقة الأولية حول هذا الموضوع عندما بدأت الدكتوراه. في عام 2016. وقد أضافت جميع الدراسات منذ ذلك الحين إلى فهم هذه القضية ، مما يجعل العلماء في هذا المجال أقرب إلى فهم شامل.

حاولت الدراسات الحديثة حول هذا الموضوع تعديل بيانات الوكيل لمراعاة نقاط ضعفها المفترضة وإدخال التأثيرات المعقولة في النماذج المناخية ومزج البيانات البديلة مع مخرجات نموذج المناخ، وكلها توصلت إلى استنتاجات مختلفة حول سبب المعضلة، تأخذ هذه المراجعة خطوة إلى الوراء لإعادة النظر في المشكلة من خلال تقييم شامل على مستوى عالمي، يوضح أننا لا نعرف حتى الآن الحل لهذه المعضلة.

يعد تطوير طرق قابلة للتطبيق على نطاق واسع لقياس درجة الحرارة الماضية أولوية عالية لعلماء المناخ بالفعل، على سبيل المثال، يختبر مختبر كوفمان استخدام التفاعلات الكيميائية التي تتضمن الأحماض الأمينية المحفوظة في رواسب البحيرة كطريقة جديدة لدراسة تغيرات درجات الحرارة السابقة، بالاقتران مع تقنية التأريخ بالكربون المشع الجديدة من مختبر أريزونا للمناخ والنظام البيئي في NAU ، يمكن أن تساعد هذه التقنية في تحديد ما إذا كان الاحترار العالمي قد عكس اتجاه التبريد على المدى الطويل.

لماذا يهم

قام برودمان، الذي يتضمن عمله التركيز على التواصل العلمي، بإنشاء الشخصيات المصاحبة للبحث، هذه طريقة حاسمة لإيصال النتائج التي يصعب فهمها إلى الجماهير- وفي علم المناخ، يتنوع الجمهور ويتضمن معلمين وواضعي سياسات ومنظمات غير ربحية وعلماء في جميع أنحاء العالم.

“إحدى النتائج المثيرة للاهتمام هي أن النتائج التي توصلنا إليها توضح التأثير الذي يمكن أن تحدثه التغيرات الإقليمية على متوسط ​​درجة الحرارة العالمية، والتغيرات البيئية في بعض مناطق الأرض، مثل انخفاض الجليد البحري في القطب الشمالي أو تغير الغطاء النباتي في ما أصبح الآن صحارى شاسعة، يمكن أن تسبب ردود فعل من شأنها أن تؤثر على الكوكب ككل”.

“مع الاحتباس الحراري الحالي ، نرى بالفعل بعض المناطق تتغير بسرعة كبيرة، يسلط عملنا الضوء على أن بعض هذه التغييرات الإقليمية والتغذية المرتدة مهمة حقًا لفهم النماذج المناخية والتقاطها.”

بالإضافة إلى ذلك، قال كوفمان، إن إعادة بناء تفاصيل تغير درجات الحرارة السابقة بدقة تقدم رؤى ثاقبة لاستجابة المناخ للأسباب المختلفة لتغير المناخ الطبيعي والبشري. الاستجابات بمثابة معايير لاختبار مدى جودة محاكاة النماذج المناخية لنظام مناخ الأرض.

وقال إن “النماذج المناخية هي المصدر الوحيد للتنبؤات الكمية الت،فصيلية للمناخ ، لذا فإن إخلاصها أمر بالغ الأهمية لتخطيط أكثر الاستراتيجيات فعالية للتخفيف من تغير المناخ والتكيف معه”، “تشير مراجعتنا إلى أن النماذج المناخية تقلل من أهمية ردود الفعل المناخية التي يمكن أن تؤدي إلى تضخيم ظاهرة الاحتباس الحراري.”