يعد اختلال توازن الطاقة على الأرض أكثر تطرفًا بكثير مما تظهره النماذج المناخية، لكن العلماء غير متأكدين من السبب

إن أفضل النماذج المناخية في العالم لا تلتقط المدى الحقيقي لاختلال توازن الطاقة على الأرض، والعلماء غير متأكدين من السبب.

بدلاً من عكس ملاحظات الأقمار الصناعية الواقعية، فإن النماذج التقليل باستمرار من أهمية الفجوة المتزايدة، أو عدم التوازن بين كمية الطاقة أرض أظهرت دراسة جديدة أن ما يتلقاه من الشمس والكمية التي يشعها الكوكب في الفضاء. ليس من الواضح ما هو العنصر المفقود الذي سيرفع سرعة النماذج، لكن الباحثين يعتقدون أنه يمكن أن يكون مرتبطًا بكيفية تفاعل السحب مع الجزيئات الصغيرة في الغلاف الجوي المعروفة باسم الهباء الجوي.

“إن تمثيل التغيرات السحابية استجابة لتغيرات الهباء الجوي قد لا يعكس الواقع بشكل كامل،” المؤلف الرئيسي للدراسة سيجي يوكيموتووقال عالم المناخ في معهد أبحاث الأرصاد الجوية الياباني لموقع Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني.

تظهر عمليات رصد الأقمار الصناعية أن اختلال توازن الطاقة على الأرض قد تضاعف أكثر من الضعف خلال العقدين الماضيين وارتفع بسرعة خاصة منذ عام 2010. وتشير الدراسة إلى أن كمية الطاقة المحاصرة في الغلاف الجوي أكبر من تلك التي يتم طردها إلى الفضاء، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة. الانبعاثات البشرية الغازات الدفيئة هي المسؤولة عن معظم اختلال توازن الطاقة، لكن العلماء يقولون إن هناك عوامل أخرى تلعب دورًا.

وفي عام 2023، وصل الخلل إلى 1.8 واط لكل متر مربع (0.16 واط لكل قدم مربع)، وهو ضعف ما قدرته النماذج المناخية بناءً على ارتفاع انبعاثات الغازات الدفيئة. تظهر النماذج بشكل عام زيادة في اختلال توازن الطاقة في الأرض، لكن المعدل يختلف بين عمليات المحاكاة، ولا تعكس أبدًا ما تظهره ملاحظات الأقمار الصناعية بالضبط، تيانلي يوان، عالم الغلاف الجوي في جامعة ميريلاند، مقاطعة بالتيمور و ناساأخبر مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لـ Live Science في رسالة بالبريد الإلكتروني.

وقد حاول الباحثون تفسير هذا التناقض من خلال اقتراح أن عمليات المحاكاة قد لا تأخذ في الاعتبار بشكل كامل عمليات التغذية الراجعة، والتقلبات الطبيعية، وانخفاض انبعاثات الهباء الجوي. للعثور على إجابات، أعاد يوكيموتو وزملاؤه بناء اختلال توازن الطاقة على الأرض بين عامي 2001 و2024، باستخدام 15 نموذجًا مناخيًا متطورًا، وبيانات إشعاع الأقمار الصناعية، وسجلات درجة حرارة السطح.

تم نشر النتائج في 22 فبراير في المجلة رسائل البحوث الجيوفيزيائيةتؤكد أن بعض العمليات في النظام المناخي مفقودة من النماذج. قللت عمليات المحاكاة من تقدير كمية الطاقة التي امتصتها الأرض من الشمس، خاصة بين عامي 2010 و2024، عندما أظهرت بيانات الأقمار الصناعية أن ميزانية طاقة الأرض كانت خارجة عن السيطرة تمامًا.

وقال يوان، الذي لم يشارك في الدراسة: “تحليلهم قوي ومباشر”. “لقد قاموا بتحليل سيناريوهات مختلفة للانبعاثات ولم يتمكن أي منها من محاكاة الملاحظات بشكل كامل. لقد وجدوا فشل النماذج في التقاط الزيادة القوية في (اختلال توازن طاقة الأرض).”

ويشير هذا الفشل إلى أن النماذج تفتقد الآليات الخفية التي تقلل من كمية الطاقة التي تشعها الأرض إلى الفضاء. ووفقاً للدراسة، فإن النماذج المناخية تأخذ في الاعتبار الغازات الدفيئة، لكنها قد لا تلتقط تأثير ارتفاع درجات الحرارة السطحية على السحب والعناصر الأخرى التي تنظم كمية الطاقة المتسربة إلى الفضاء. هناك أيضًا سؤال يتعلق بتأثير الهباء الجوي، الذي انخفض منذ عام 2010 بسبب خفض الانبعاثات في الصين و لوائح الشحن الجديدة.

تؤدي تركيزات الهباء الجوي العالية إلى ظهور قطرات سحابية أكثر وفرة وأصغر حجمًا، مما يعكس المزيد من الضوء والطاقة إلى الفضاء. وقال يوكيموتو إن الهباء الجوي يؤثر أيضًا على عمر السحب. وبالتالي، فإن انخفاض تركيزات الهباء الجوي في الغلاف الجوي قد يؤثر على كيفية تشتيت السحب للضوء والطاقة.

وقال يوكيموتو: “إن الهباء الجوي غير متجانس في النوع والتوزيع، وتختلف آثاره اعتمادًا على موقع وظروف السحب المتضررة، مما يجعل من الصعب للغاية (وضع نموذج) لها”.

وقال يوكيموتو إنه إذا كانت الزيادة الحادة في اختلال توازن الطاقة على الأرض منذ عام 2010 ترجع إلى انخفاض انبعاثات الهباء الجوي، فإن معدل الزيادة يجب أن ينخفض ​​مع استقرار مستويات الهباء الجوي. وبدلا من ذلك، إذا كانت الزيادة ناجمة عن تفاعل السحب مع ارتفاع درجات حرارة السطح، فإن اختلال توازن الطاقة على الأرض يمكن أن ينمو بشكل أكبر ويدفئ الكوكب بشكل أسرع من الغازات الدفيئة وحدها. وقال يوكيموتو “لكن نتائجنا تتناقض مع هذا”.

الفجوة بين الملاحظات والنماذج آخذة في الاتساع. وقال يوكيموتو إنه للحصول على نتائج أكثر واقعية، يمكن للعلماء الحصول على نماذج تمثل بشكل أكثر دقة تأثير درجات حرارة سطح البحر والهباء الجوي على السحب.

قد تكون التفاعلات بين السحابة والهباء الجوي هي المفتاح لإصلاح النماذج عدة دراسات وقال يوان إن هذه الفكرة لا تزال قائمة، لكن الشكوك لا تزال قائمة. وقال: “سيكون من الجيد الحصول على مزيد من التفاصيل مثل كيفية أداء مجموعات فرعية من النماذج بشكل مختلف والتعمق في الأسباب المحتملة لهذا التقليل من تقدير النماذج”.