كيف يمكن للمناخات الدافئة الماضية أن تخبرنا بما يمكن توقعه في المستقبل مع ارتفاع درجة حرارة كوكبنا

في سبتمبر 2023، ضربت أمطار غزيرة مقاطعة كيب الغربية في جنوب أفريقيا، مما أدى إلى غمر القرى وترك خلفها دمارًا، إن الدمار الكارثي هو مجرد مثال حديث في سلسلة من الأحداث المناخية المتطرفة التي أصبحت أكثر شيوعًا في جميع أنحاء العالم.

تتزايد العواصف الغزيرة من حيث تواترها وحجمها بسبب ارتفاع درجات حرارة سطح البحر نتيجة لاحترار المناخ، وفي الوقت نفسه، ينتج الانحباس الحراري العالمي أيضاً تأثيراً معاكساً في حالات أخرى، حيث هدد الجفاف الشديد إمدادات المياه في كيب تاون في جنوب غرب أفريقيا إلى درجة أصبح السكان فيها معرضين لخطر نفاد المياه، إن هذه التقلبات المناخية المتطرفة تؤدي إلى تدمير الموائل والنظم البيئية والبنية التحتية البشرية.

يدرس فريق من علماء المناخ القديم من جامعة سيراكيوز وجامعة جورج ماسون وجامعة كونيتيكت مصدرًا قديمًا لتحديد أنماط هطول الأمطار والجفاف في المستقبل: النباتات المتحجرة التي عاشت على الأرض منذ ملايين السنين.

وفي دراسة نشرت في مجلة Geophysical Research Letters بقيادة كلير روبيلك، الحاصلة على درجة الدكتوراه، مرشح في قسم علوم الأرض والبيئة في سيراكيوز، وتريبتي بهاتاشاريا، أستاذ  ثونيس لعلوم الأرض والبيئة في سيراكيوز، ركز الباحثون على عصر البليوسين (منذ حوالي 3 ملايين سنة) – وهو الوقت الذي كانت فيه الظروف مشابهة جدًا لعصر البليوسين.

على الرغم من ارتفاع درجات الحرارة، شهدت أجزاء كثيرة من العالم، بما في ذلك جنوب غرب أفريقيا، زيادات كبيرة في هطول الأمطار على الأرض، ويرجع ذلك على الأرجح إلى درجات حرارة سطح البحر الأكثر دفئًا من المعتاد، وهذا يحاكي حدثًا حديثًا يسمى Benguela Niño، حيث يعتقد الباحثون أن الرياح المتغيرة تتسبب في تحرك المياه الدافئة جنوبًا على طول ساحل إفريقيا، مما يؤدي إلى زيادة هطول الأمطار على المناطق القاحلة عادةً.

يقول روبيلك، وهو عضو في مختبر ديناميكيات المناخ القديم في بهاتاشاريا: “في الوقت الحاضر، يبدو أن شدة وموقع هطول الأمطار الشديد الناتج عن أحداث بنجويلا نينيو يتأثر بدرجات حرارة سطح البحر في المحيط الأطلسي والهندي”، “خلال العصر البليوسيني، يبدو أن هذه الظروف الشبيهة ببنجويلا نينيو ربما كانت سمة دائمة.”

تحليل بيانات نموذج المناخ

قام ران فنج ، الأستاذ المساعد في علوم الأرض بجامعة كاليفورنيا وخبير في نمذجة وديناميكيات المناخ، بتحليل بيانات نموذج المناخ وفحص على وجه التحديد الآلية المقترحة التي تشرح الظروف الرطبة في عصر البليوسين في جنوب غرب أفريقيا. وتقول إن العديد من سمات تغير المناخ المستمر هي تجسيد للمناخات الدافئة الماضية.

قم بتحليل بيانات المقارنة وفحص على وجه التحديد الآلية المقترحة التي تشرح الظروف الرطبة للبليوسين في جنوب غرب أفريقيا، وتقول إن العديد من سمات تغير المناخ المستمر هي تجسيد للمناخات الدافئة الماضية.

يقول فنج: “في حالتنا، أظهرنا أن نمط درجة حرارة سطح البحر المحيط بجنوب أفريقيا هو المفتاح لتفسير الظروف المناخية المائية السابقة لهذه المنطقة”، “بالنظر إلى المستقبل، فإن كيفية تطور نمط درجة حرارة سطح البحر هذا له آثار عميقة على التغيرات البيئية في جنوب أفريقيا.”

استلهم عمل الفريق من المتعاونة والمؤلفة المشاركة في الدراسة ناتالي بيرلز، الأستاذة المشاركة في قسم علوم الغلاف الجوي والمحيطات والأرض في جامعة جورج ميسون وعالمة المحيطات وعالمة المناخ من جنوب إفريقيا التي حصلت على درجة الدكتوراه، في جامعة كيب تاون.

أنماط ارتفاع درجة حرارة المحيطات

يقول بيرلز: “هذه الدراسة، التي استكشفت كيف يمكن للمناخات الدافئة الماضية أن تخبرنا بما يمكن توقعه في المستقبل مع ارتفاع درجة حرارة كوكبنا، تبرز الدور المهم لأنماط ارتفاع درجة حرارة المحيطات”، “من المهم أن نفهم كيف تحدد هذه الأنماط استجابة الدورة الهيدرولوجية في جنوب غرب أفريقيا للاحتباس الحراري.”

ولدراسة تأثير ظاهرة الاحتباس الحراري على هطول الأمطار منذ ملايين السنين في الماضي، قام الفريق بتحليل “الحفريات الجزيئية” على شكل شموع أوراق قديمة، يقول بهاتاشاريا: “هذه مركبات تنتجها الأوراق لحماية نفسها من الجفاف”، “إنها تتساقط من أسطح الأوراق وتجد طريقها إلى رواسب المحيطات، حيث يمكننا استخراجها ودراسة تركيبها الكيميائي.”

تستخدم النباتات الهيدروجين الناتج عن مياه الأمطار لإنتاج الطبقة الخارجية الشمعية على أوراقها، والتي تبقى في رواسب المحيطات لملايين السنين. يعمل شمع الأوراق ككبسولة زمنية محفوظة في رواسب المحيط.

بعد نقل الرواسب التي يبلغ عمرها ملايين السنين من أفريقيا إلى مختبرهم في سيراكيوز، استخدم روبيلك وباتاتشاريا الحرارة والضغط لاستخراج الدهون (على سبيل المثال، جزيئات الدهون )، ثم استخدموا مجموعة متنوعة من المذيبات لعزل الفئة الدقيقة من الجزيئات التي اختاروها، كانوا يبحثون لقياس. ومن تلك الجزيئات، حددوا عدد الأنواع المختلفة من الهيدروجين الموجود.

ومن خلال مقارنة بياناتهم بالنماذج المناخية، يتحققون من مدى جودة هذه النماذج في التقاط تغير المناخ في الماضي، والذي يمكن بدوره أن يحسن دقة تلك النماذج للتنبؤ بهطول الأمطار في المستقبل. وكما يشير بهاتاشاريا، فإن هذا أمر بالغ الأهمية لأن النماذج المناخية غالبا ما تختلف حول ما إذا كانت مناطق معينة ستصبح أكثر رطوبة أو جفافا استجابة لظاهرة الانحباس الحراري العالمي .

وتقول: “نحن نستخدم بيانات العالم الحقيقي من الماضي الجيولوجي القديم لتحسين قدرتنا على نمذجة تغيرات هطول الأمطار مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب”.

وفيما يتعلق بما إذا كان المستقبل سيكون أكثر رطوبة أو جفافًا في جنوب غرب إفريقيا، تشير نتائج الفريق إلى أن كلا الأمرين ممكنان، اعتمادًا على مكان حدوث درجات حرارة سطح البحر القصوى.

في حين أنه لا يمكن فعل الكثير لعكس ظاهرة الاحتباس الحراري، يقول الباحثون إن هذه الدراسة تسلط الضوء على حاجة المجتمعات الضعيفة إلى امتلاك الأدوات والموارد اللازمة للتكيف مع هذه الأحداث المناخية المتطرفة التي تبدو أكثر تواتراً.