كيف يحدث تغير المناخ وما آثاره على الأرض؟

يوصف تغير المناخ بأنه أي تغيير طويل الأجل في متوسط ​​أنماط الطقس، سواء على الصعيد العالمي أو الإقليمي.

وحدث تغير المناخ مرات عديدة في تاريخ الأرض ولأسباب عديدة مختلفة. ومع ذلك، فإن التغيرات في درجات الحرارة العالمية وأنماط الطقس التي نشهدها اليوم ناتجة عن النشاط البشري. وهي تحدث بشكل أسرع بكثير من التغيرات المناخية الطبيعية في الماضي.

ولدى العلماء العديد من الطرق لتتبع المناخ بمرور الوقت، وكلها توضح أن تغير المناخ اليوم مرتبط بانبعاث غازات الدفيئة، مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان. وتحبس هذه الغازات الحرارة من أشعة الشمس بالقرب من سطح الأرض، تماما مثل الجدران الزجاجية للاحتباس الحراري التي تحافظ على الحرارة بالداخل. ويمكن أن تؤدي التغييرات الصغيرة في نسب غازات الدفيئة في الهواء إلى تغييرات كبيرة على النطاق العالمي.

وفي المتوسط ​، فإن تأثير غازات الدفيئة هو زيادة درجات الحرارة العالمية. وهذا هو السبب في أن تغير المناخ يسمى أحيانا الاحترار العالمي. ومع ذلك، يفضل معظم الباحثين اليوم مصطلح تغير المناخ بسبب تقلبات الطقس والمناخ في جميع أنحاء العالم. وعلى سبيل المثال، قد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة في العالم إلى تغيير تدفق التيار النفاث، وهو تيار الهواء الرئيسي الذي يؤثر على طقس أمريكا الشمالية، والذي قد يؤدي بدوره إلى فترات موسمية من البرودة الشديدة في بعض المناطق.

وقالت إلين موسلي طومسون، عالمة المناخ القديم في مركز بيرد لأبحاث المناخ والقطب في جامعة ولاية أوهايو: “من المهم أن يدرك الناس أن هناك الكثير من التباين من مكان إلى آخر على الأرض من حيث درجة الحرارة. عندما نتحدث عن تغير المناخ العالمي، فإننا نتحدث عن التغيرات في درجات الحرارة في مناطق واسعة”.

كيف يعرف العلماء أن تغير المناخ أمر حقيقي؟

آثار الاحتباس الحراري مرئية: تم تسجيل مناخ الماضي في الجليد والرواسب وتشكيلات الكهوف والشعاب المرجانية وحتى حلقات الأشجار. ويمكن للباحثين النظر في الإشارات الكيميائية – مثل ثاني أكسيد الكربون المحاصر في الفقاعات داخل الجليد الجليدي – لتحديد ظروف الغلاف الجوي في الماضي. ويمكنهم دراسة حبوب الطلع المتحجرة المجهرية لمعرفة الغطاء النباتي المستخدم للنمو في أي منطقة معينة، والتي بدورها يمكن أن تشير إلى شكل المناخ. ويمكن للعلماء أيضا قياس حلقات الأشجار للحصول على سجل موسمي لدرجة الحرارة والرطوبة. ويمكن أن تكشف نسب المتغيرات الكيميائية للأكسجين في الشعاب المرجانية والهوابط والصواعد عن أنماط هطول الأمطار الماضية.

ويمكن أن تكشف الأنواع المختلفة من السجلات الطبيعية عن أدلة مختلفة حول مناخ الماضي. وقال موسلي طومسون لموقع “لايف ساينس” إن رواسب المحيطات لا تحمل تفاصيل موسمية أو حتى سنة تلو الأخرى، لكنها يمكن أن توفر صورا ضبابية للمناخ تعود لملايين السنين. (تعود أقدم النوى التي حفرت من رواسب المحيطات إلى 65 مليون سنة، وفقا لمؤسسة سميثسونيان). وسجلات الأشجار قصيرة نسبيا ولكنها مفصلة بشكل لا يصدق. ويمكن أن يكون الجليد مليئا بالمعلومات: لا يقتصر الأمر على التقاط الأنهار الجليدية للغازات الجوية على شكل فقاعات هواء، ولكنها تحبس الغبار والرواسب الأخرى وحبوب الطلع والرماد البركاني وغير ذلك. وقالت موسلي-طومسون إنه مع تقدم الجليد في العمر وزيادة ضغطه، يمكن أن يصبح السجل مشوشا، لكن الجليد الجديد يمكن أن يوفر نظرة سنوية على ما كان يفعله المناخ.

وجرى أيضا تتبع أحدث التغييرات في المناخ – منذ بداية الثورة الصناعية – بشكل مباشر. وبدأ حفظ السجلات لأشياء مثل درجة حرارة الأرض في التحسن في أواخر القرن التاسع عشر، وبدأ قباطنة السفن في الاحتفاظ بثروة من بيانات الطقس المعتمدة على المحيطات في سجلاتهم. وقدم ظهور تكنولوجيا الأقمار الصناعية في السبعينيات انفجارا في البيانات، حيث غطى كل شيء من مدى الجليد في القطبين إلى درجة حرارة سطح البحر إلى تغطية السحب.

كيف يتغير المناخ؟

تُظهر السجلات مجتمعة أن المناخ الحديث يمر بخروج سريع عن أنماط الماضي.

وقبل الثورة الصناعية، كان هناك حوالي 280 جزيئا من ثاني أكسيد الكربون لكل مليون جزيء في الغلاف الجوي، أو 280 جزءا في المليون. واعتبارا من عام 2021، كان متوسط ​​المستوى العالمي لثاني أكسيد الكربون 419 جزءا في المليون – أكثر من 100 جزء في المليون أعلى من المستوى الذي كان عليه في 800000 عام الماضية، وبزيادة 6.5 جزء في المليون من عام 2020، وفقا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). وكانت آخر مرة وصل فيها الكربون في الغلاف الجوي إلى مستويات اليوم قبل 3 ملايين سنة، وفقا لـ NOAA.

كما أن معدل التغير في الكربون الموجود في الغلاف الجوي اليوم أسرع أيضا مما كان عليه في الماضي، وفقا لـ NOAA. وكان معدل الزيادة أسرع 100 مرة خلال الستين عاما الماضية من أي وقت آخر في المليون سنة الماضية أو نحو ذلك – وهي الفترة التي شهدت ثمانية تقلبات مناخية رئيسية بين الدورات الجليدية، حيث امتد الجليد من القطبين إلى خطوط العرض الوسطى، وبين الدورات الجليدية، حيث تراجع الجليد إلى ما هو عليه اليوم. ويستمر المعدل في الزيادة. وفي الستينيات، ارتفع الكربون في الغلاف الجوي بمعدل 0.6 جزء في المليون في السنة. وفي عام 2010، ارتفع بمعدل 2.3 جزء في المليون سنويا.

وتُرجمت قدرة كل هذا الكربون الإضافي على احتجاز الحرارة إلى ارتفاع متوسط ​​درجات الحرارة العالمية. ووفقا لمعهد جودارد لدراسات الفضاء (GISS) التابع لوكالة ناسا، ارتفع متوسط ​​درجة حرارة الأرض بما يزيد قليلا عن درجتين فهرنهايت (1 درجة مئوية) منذ عام 1880، وهو قياس دقيق في حدود عُشر درجة فهرنهايت. وكما هو الحال مع معدل زيادة الكربون في الغلاف الجوي، فإن معدل زيادة درجة الحرارة العالمية يتسارع أيضا، وفقا لمرصد الأرض التابع لناسا: ثلثا الاحترار الذي حدث منذ عام 1880 حدث منذ عام 1975.

ما هي آثار تغير المناخ؟

تسبب هذا الاحترار في حدوث تغييرات في النظم البيئية والبيئات للأرض. وحدثت بعض التغييرات الأكثر إثارة في القطب الشمالي، حيث يتراجع الجليد البحري. وكانت أدنى مستويات الجليد التي تحطم الرقم القياسي هي الوضع الطبيعي الجديد منذ عام 2002، وفقا لوكالة ناسا، وتوجد الدراسات أنه حتى أقدم الجليد البحري متعدد السنوات يتضاءل بسرعة. وكان صيف 2020 من أسوأ الأعوام على الإطلاق في انتشار الجليد البحري في الصيف، حيث سجل عام واحد فقط – 2012 – عرضا لمدى جليد أقل. ويتوقع العلماء الآن أول صيف خاليا من الجليد في القطب الشمالي في وقت ما بين 2040 و2060.

وقالت طومسون إن الأنهار الجليدية تتراجع على مستوى العالم، لا سيما في خطوط العرض الوسطى. وكان منتزه مونتانا الجليدي الوطني موطنا لـ 150 نهرا جليديا في عام 1850. واليوم، يوجد 25 نهرا فقط. وتقدر طومسون وفريقها أن آخر الأنهار الجليدية الاستوائية ستختفي خلال العقد القادم.

وساهم ذوبان الجليد وتوسع مياه المحيطات بسبب الحرارة بالفعل في ارتفاع مستوى سطح البحر. ووفقا لـ NOAA، ارتفع متوسط ​​مستوى سطح البحر العالمي من 8 إلى 9 بوصات (21 إلى 24 سم) منذ عام 1880. ويتزايد معدل الارتفاع من 0.06 بوصة (1.4 ملم) سنويا في القرن العشرين إلى 0.14 بوصة (3.6 ملم) سنويا من عام 2006 إلى عام 2015. ووفقا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، فإن هذا الارتفاع في منسوب سطح البحر تُرجم إلى زيادة بنسبة 300٪ إلى 900٪ في فيضانات المد المرتفع في المناطق الساحلية بالولايات المتحدة.

وتمتص مياه المحيط ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، ما يخلق تفاعلا كيميائيًا يسبب تحمض المحيطات. وانخفض متوسط ​​الرقم الهيدروجيني العالمي لمياه سطح المحيط بمقدار 0.11 منذ بدء الثورة الصناعية – زيادة بنسبة 30٪ في الحموضة – وفقا لمختبر المحيط الهادئ البيئي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA). وتؤدي زيادة حموضة المحيطات إلى زيادة صعوبة بناء الهياكل العظمية الكربونية على الشعاب المرجانية، كما تزيد صعوبة بقاء الحيوانات المقشرة مثل المحار وبعض أنواع العوالق على قيد الحياة.

حتى أن تغير المناخ يؤثر على توقيت الطقس الذي يشبه الربيع. وكان أول ربيع (على النحو المحدد في نمو النبات ودرجات الحرارة) المسجل في الولايات المتحدة في مارس 2012. وتشير النماذج المناخية الآن إلى أن مثل هذه الينابيع المبكرة يمكن أن تكون هي القاعدة بحلول عام 2050. ولكن من المحتمل أن يستمر التجميد المتأخر، ما يخلق ظروفا يمكن أن تنبت النباتات مبكرا ثم تتلف بسبب درجات الحرارة الباردة. وتتنبأ النماذج المناخية أيضا بتفاقم الاتجاهات المزعجة في حالات الجفاف وحرائق الغابات بسبب ارتفاع درجات الحرارة.

وقالت كاثي ديلو، عالمة المناخ في ولاية كارولينا الشمالية، إن النماذج هي أداة رئيسية لعلماء المناخ. ولا توجد طريقة لمقارنة العقود المستقبلية المختلفة للأرض في العالم الحقيقي، لكن النماذج تمكن العلماء من إنشاء نسخ افتراضية من الكوكب لاختبار سيناريوهات مختلفة. وعلى الرغم من أن نظام الأرض معقد، فقد أثبتت هذه النماذج الحاسوبية قدرتها على التنبؤ بالاتجاهات المناخية المستقبلية. ووجدت ورقة بحثية نُشرت عام 2020 في مجلة Geophysical Research Letters أن تنبؤات نماذج المناخ المنشورة بين السبعينيات و2010 كانت دقيقة عند مقارنتها بالاحترار الفعلي الذي حدث بعد النشر.

هل يمكننا عكس تغير المناخ؟

عدد متزايد من قادة الأعمال والمسؤولين الحكوميين والمواطنين العاديين قلقون بشأن تغير المناخ وآثاره، وهم يقترحون خطوات لوقف وعكس هذا الاتجاه.

وبينما يجادل البعض بأن “الأرض ستشفي نفسها”، فإن العمليات الطبيعية لإزالة ثاني أكسيد الكربون الذي يسببه الإنسان من الغلاف الجوي تعمل وفقا لمقياس زمني يتراوح بين مئات الآلاف إلى ملايين السنين، هذا ما قاله جوزيف ويرن، عالم الكيمياء الجيولوجية وعالم المناخ القديم في جامعة بيتسبرغ. وقال: “لذلك، نعم، ستشفي الأرض نفسها، ولكن ليس في الوقت المناسب للحفاظ على مؤسساتنا الثقافية كما هي. ومن أجل مصلحتنا الذاتية، يجب أن نتصرف بطريقة أو بأخرى للتعامل مع التغيرات في المناخ”.

وتشير بعض الدراسات إلى أنه إذا توقفت جميع انبعاثات غازات الدفيئة البشرية على الفور، فمن المحتمل أن تظل الأرض تشهد مزيدا من الاحترار، لأن ثاني أكسيد الكربون يبقى في الغلاف الجوي لمئات السنين. وهناك مقترحات يمكن أن تعكس نظريا بعضا من هذا الاحترار “المحبوس” عن طريق إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مثل احتجاز الكربون وتخزينه، والذي يتضمن حقن الكربون في الخزانات الجوفية. ويجادل المؤيدون بأن احتجاز الكربون وتخزينه ممكن من الناحية التكنولوجية، لكن قوى السوق حالت دون اعتماده على نطاق واسع.

وسواء كانت إزالة الكربون المنبعث بالفعل من الغلاف الجوي أمرا ممكنا أم لا، فإن منع الاحترار في المستقبل يتطلب من البشر التوقف عن التسبب في انبعاث غازات الدفيئة. وأكثر الجهود طموحا لمنع الاحترار حتى الآن هي اتفاقية باريس. وتهدف هذه المعاهدة الدولية غير الملزمة، التي دخلت حيز التنفيذ في نوفمبر 2016، إلى الحفاظ على الاحترار “أقل بكثير من درجتين مئويتين [3.6 فهرنهايت] فوق مستويات ما قبل العصر الصناعي ومتابعة الجهود للحد من زيادة درجة الحرارة بدرجة أكبر إلى 1.5 درجة مئوية [2.7 فهرنهايت]”، وفقا للأمم المتحدة. ووافقت كل دولة موقعة على المعاهدة على وضع حدود الانبعاثات الطوعية الخاصة بها وجعلها أكثر صرامة بمرور الوقت. وقال علماء المناخ إن حدود الانبعاثات التي تم تحديدها في الاتفاقية لن تجعل الاحترار منخفضا مثل 1.5 أو حتى درجتين مئويتين، ولكنه سيكون بمثابة تحسن عن سيناريو “العمل كالمعتاد” حيث لا توجد تغييرات لخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

ووجدت دراسة أجريت في عام 2021 أن انبعاثات الاحتباس الحراري “حبست” بالفعل ما يكفي من الاحترار بحيث ترتفع درجة حرارة الأرض بأكثر من 3.6 فهرنهايت، متجاوزة هدف اتفاقية باريس. ومع ذلك، فإن كبح الانبعاثات لا يزال بإمكانه إبطاء ارتفاع درجة الحرارة إلى معدل يمكن التحكم فيه وتقليل الذروة النهائية.

المصدر: لايف ساينس