غالبًا ما تتم مناقشة تغير المناخ المستمر الناتج عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من حيث متوسط الاحترار العالمي، على سبيل المثال، تسعى اتفاقية باريس التاريخية إلى الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى 1.5 درجة مئوية، مقارنة بمستويات ما قبل العصر الصناعي.
فإن مدى الاحترار في المستقبل لن يكون هو نفسه في جميع أنحاء الكوكب، من أوضح الاختلافات الإقليمية في تغير المناخ هو ارتفاع درجة حرارة الأرض بشكل أسرع من البحر، هذا “التضخيم الأرضي” للاحترار في المستقبل له آثار في العالم الحقيقي لفهم والتعامل مع تغير المناخ.
السجلات الجيوكيميائية للمناخ
تركز ورقة جديدة تدرس التضخيم الأرضي على كيف تسمح السجلات الجيوكيميائية للمناخ الماضي على الأرض وعلى سطح البحر للعلماء بالتنبؤ بشكل أفضل بمدى ارتفاع درجة حرارة الأرض أكثر من المحيطات – وستصبح أيضًا أكثر جفافاً – بسبب غازات الاحتباس الحراري الحالية والمستقبلية الانبعاثات.
يقول آلان سيلتزر، العالم المساعد في قسم الكيمياء البحرية والجيوكيمياء في معهد وودزه ول لعلوم المحيطات والمؤلف الرئيسي للورقة،: “أحد الأسباب التي تجعل فهم التضخيم الأرضي مهمًا هو أنه في ظل الاحترار العالمي في المستقبل، فإن حجم الاحترار الذي سيختبره الكوكب لن يكون هو نفسه في كل مكان”، “إضافة أساس متين لمحاكاة نماذج المناخ ، المتجذر في ملاحظات المناخ الماضي والفيزياء الأساسية، يمكن أن يخبرنا عن الاختلافات الإقليمية في الاحترار المستمر والمستقبلي”.
يلاحظ سيلتزر أن التضخيم الأرضي يماثل “التضخيم القطبي”، وهو تنبؤ لنماذج المناخ التي ستشهد خطوط العرض الأعلى احترارًا أكثر من خطوط العرض المنخفضة.
زيادة الاحترار على أسطح الأرض واضح
على الرغم من أن سجلات الرصد الحديثة صاخبة بسبب التغيرات الكبيرة من سنة إلى أخرى مدفوعة بأجزاء أخرى من النظام المناخي ، إلا أن التنبؤ بزيادة الاحترار على أسطح الأرض واضح الآن في البيانات المناخية منذ الثمانينيات.
تم ربط محركات هذا التضخيم الأرضي بالتغيرات في الرطوبة فوق الأرض والبحر ، من خلال نظرية طورها علماء المناخ على مدى العقد الماضي . هذه الدراسة الجديدة ، التي نُشرت يوم الأربعاء في مجلة Science Advances ، “تستخدم بيانات المناخ القديم لأول مرة لتقييم النظرية الخاصة بكيفية تأثر سطح الأرض والبحر بالاحترار في المستقبل،” .
كما يقول سيلتزر، “يمنحنا البحث مزيدًا من اليقين في الطريقة التي تتنبأ بها النماذج بالتغيرات الإقليمية في الاحتباس الحراري في المستقبل.”
التضخيم الأرضي خلال العصر الجليدي
تبحث الورقة في التضخيم الأرضي خلال العصر الجليدي الأخير الأقصى – الذي حدث منذ حوالي 20000 عام – في خطوط العرض المنخفضة، والتي تعرف بأنها 30⁰S-30⁰N. يقول المؤلفون إنه في خطوط العرض تلك، يكون الأساس النظري لـ TA هو الأكثر قابلية للتطبيق.
اعتمد المؤلفون على مجموعات جديدة من سجلات المناخ القديم على الأرض ومن سطح البحر لتقدير حجم TA في LGM ، للمقارنة بمحاكاة نماذج المناخ والتوقعات النظرية.
تعتبر الجهود المبذولة لفهم مدى برودة القارات بشكل أفضل في LGM محورًا مستمرًا لبحوث Seltzer في WHOI ، وتستند هذه الورقة الجديدة إلى دراسة حديثة استخدمت رؤى من الغازات المذابة المحتجزة في المياه الجوفية القديمة كمقياس حرارة لسطح الأرض السابق.
التغيرات المزدوجة في الطاقة الساكنة الرطبة
قام المؤلفون بتوسيع نظرية الديناميكا الحرارية للتضخيم الأرضي التي تستند إلى التغيرات المزدوجة في الطاقة الساكنة الرطبة (الطاقة الكامنة التي تمثلها درجة الحرارة ومحتوى الرطوبة وارتفاع جزء من الهواء) بين الأرض والبحر.
عندما كان مستوى سطح البحر أقل بمقدار 120 مترًا مما هو عليه اليوم بسبب نمو الصفائح الجليدية الكبيرة على الأرض، كان سطح البحر أكثر دفئًا ورطوبة قليلاً مما كان يمكن أن يكون بدون تغيير في مستوى سطح البحر.
من خلال أخذ هذا التأثير في الاعتبار والاعتماد على سجلات المناخ القديم ، كان المؤلفون قادرين على مقارنة التضخيم الأرضي السابق بشكل مباشر بالتنبؤات المستقبلية.
تشير الورقة البحثية إلى أنه في حين أن الآليات الكامنة وراء التحليل الفني (TA) مفهومة جيدًا أنها تنشأ من الاختلافات الديناميكية الحرارية الأساسية بين الهواء الرطب فوق المحيط والهواء الجاف فوق الأرض، فإن هناك عددًا من العوامل – التباين الطبيعي، وقيود المراقبة، والتأخيرات الحرارية ، والتأثيرات غير ثاني أكسيد الكربون، حالت في السابق دون تقدير دقيق لـ TA من الاحترار في القرن العشرين.
كما جاء في الورقة “إن تضييق نطاق التضخيم الأرضي سيساعد في التنبؤات المستقبلية لتغير المناخ على خطوط العرض المنخفضة، مع ارتباطه بكل من الإجهاد الحراري وتوافر المياه”.
خطوة إلى الأمام لعلوم المناخ
يقول المؤلف المشارك بيير هنري بلارد، إن الورقة البحثية “خطوة إلى الأمام لعلوم المناخ”، وستكون مهمة لمجالات علمية أخرى وعامة الناس، “نظهر أن نموذجًا بسيطًا، يتضمن تغيرات في الرطوبة ومستوى سطح البحر، يصف بقوة تضخيم التغيرات في درجات الحرارة عبر القارة – عند خطوط العرض المنخفضة إلى المتوسطة في أي مقياس زمني- على أنها أكبر بنسبة 40٪ من فوق المحيط، وهذه النتيجة هي مهم لأنه بينما توجد معظم أرشيفات المناخ القديم في المحيط ، فإن حاضر ومستقبل البشرية يعتمدان بشكل حاسم على معرفتنا بالمناخات القارية “.
يقول المؤلف المشارك ستيفن شيروود، إن البحث مهم “لأنه يساعدنا على فهم السجل المناخي السابق للأرض وكيفية ربطه بنماذجنا وتوقعاتنا للمستقبل”، “يجب أن توضح الورقة أي مفاهيم خاطئة مفادها أن الأرض والمحيطات دافئة أو باردة بنفس المعدل في مناخات مختلفة – ونحن نعلم خلاف ذلك ويجب أن نستخدم هذه المعرفة، والنتائج بالنسبة للمستقبل هي أن قارات الأرض ستستمر في الاحترار أسرع من المحيطات مع استمرار الاحتباس الحراري ، حتى نتمنى أن نصل إلى صافي الصفر ونوقف ذلك. ”
