يعد الفقدان المفاجئ للجليد البحري في القارة القطبية الجنوبية أحد أكثر الأحداث تطرفًا وإرباكًا في سجل المناخ الحديث. يعرف العلماء الآن سبب حدوث ذلك.
بدأ الجليد البحري في القارة القطبية الجنوبية في الانكماش بشكل كبير في عام 2015 بعد المقاومة الاحتباس الحراري لعقود من الزمن، والباحثون يعرفون الآن السبب.
دراسة نشرت في 8 مايو في المجلة تقدم العلوم يكشف أن الجليد البحري في القطب الجنوبي استسلم للرياح القوية التي أزعجت طبقات المحيط الجنوبي، واستبدلت المياه السطحية الباردة والعذبة نسبيًا بمياه أكثر دفئًا وأكثر ملوحة، مما تسبب في بعض الذوبان الأولي. ومع انخفاض الجليد البحري على مر السنين وعكس كمية أقل من ضوء الشمس إلى الفضاء، امتص المحيط المزيد من الحرارة، مما أدى إلى تسريع الخسارة أبعد مما كان يتوقعه العلماء.
في فبراير 2023، وصل الجليد البحري في القارة القطبية الجنوبية إلى أدنى مستوى له منذ بدء التسجيل.
(حقوق الصورة: الاتحاد الأوروبي، بيانات خدمة كوبرنيكوس لتغير المناخ)
ولتحديد سبب فقدان الجليد البحري المفاجئ والسريع، استخدم نارايانان وزملاؤه نموذجًا وملاحظات من الأقمار الصناعية وأجهزة الاستشعار في المحيط الجنوبي. قام الباحثون بتغذية النموذج ببيانات الحياة الواقعية لتقييد إنتاجه وتقريب النتائج مما شاهده العلماء في القارة القطبية الجنوبية منذ عام 2015.
وقال نارايانان: “النموذج الذي استخدمناه هو نوع من الهجين”. “إنه يستوعب جميع منتجات الرصد التي ندخلها فيه، كما أنه يدير نموذجًا رقميًا، يشبه إلى حد كبير نموذج المناخ.”
المرحلة الأولى: تدفع الرياح الغربية المياه السطحية نحو الشمال
كما هو الحال في الحياة الواقعية، توسع الجليد البحري في النموذج بين عامي 2013 و2015. كان سطح المحيط الجنوبي باردًا وعذبًا نسبيًا خلال هذه الفترة، لكن المحاكاة أظهرت أن طبقة دافئة ومالحة عميقة تحت السطح كانت ترتفع وتؤدي إلى تآكل طبقة المياه الشتوية – وهي عبارة عن شريط سميك من المياه المتجمدة، التي كانت حتى وقت قريب بمثابة حاجز لحماية المياه السطحية من المياه الدافئة الموجودة بالأسفل.
مؤلف مشارك في الدراسة ثيو سبيراوهو باحث في معهد ألفريد فيجنر بمركز هيلمهولتز للأبحاث القطبية والبحرية بألمانيا، ذكرت في ورقة مارس وقال نارايانان إن طبقة المياه الشتوية بدأت تضعف منذ عام 2005. وذلك لأن الرياح الغربية في نصف الكرة الجنوبي، وهي رياح قوية تهب شرقا حول القارة القطبية الجنوبية، التقطت بسبب ثقب الأوزون فوق القارة. وقد أدى ثقب الأوزون إلى تقوية الدوامة القطبية في القطب الجنوبي، والتي بدورها أدت إلى تكثيف الرياح الغربية.
تعمل الرياح الغربية القوية حول القارة القطبية الجنوبية على إزاحة المياه السطحية باتجاه الشمال، مما يؤدي إلى ارتفاع المياه الموجودة بالأسفل لتحل محلها. وقال نارايانان إن هذه العملية تتكشف ببطء شديد، وكانت الاستجابة الفورية للمحيط الجنوبي للرياح القوية في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين هي نمو المزيد من الجليد البحري، لأن المياه العذبة الباردة وصلت إلى مناطق أبعد على طول هوامش القارة المتجمدة.
وقال: “إن الفرضية موجودة بالفعل في الأدبيات القائلة بأنه عندما تقوم بتقوية الرياح، فإنك تحصل على استجابة من المحيط على نطاقين زمنيين مختلفين”. “الاستجابة الفورية هي رؤية نمو في الغطاء الجليدي البحري. ولكن بعد ذلك، إذا واصلت هذا الأمر لبضع سنوات أو ما يصل إلى بضعة عقود، فستبدأ في الحصول على هذه الاستجابة الأبطأ. يستغرق الأمر بعض الوقت، ولكن ما يحدث هو أن الحرارة الموجودة في أعماق المحيط تبدأ في الارتفاع، وذلك ببساطة لأنك تحرك المياه بعيدًا.”
المرحلة الثانية: يرتفع الماء الدافئ ويبدأ في الذوبان
وفي عام 2015، أصبحت الرياح الغربية أقوى، مما أدى إلى تسريع حركة المياه السطحية بعيدًا عن القارة القطبية الجنوبية وصعود طبقات أكثر دفئًا وملوحة لتحل محلها. عند هذه النقطة، كان ثقب الأوزون يتعافى، لكن الجو كان يسخن بسبب النشاط البشري غازات الدفيئة وقال نارايانان إن الانبعاثات التي لها نفس التأثير في تكثيف الرياح الغربية.
وأظهر النموذج أن المياه الدافئة المالحة اخترقت طبقة المياه الشتوية ووصلت إلى السطح، حيث تعرضت المياه لخلط مضطرب بسبب الرياح القوية. وقال نارايانان: “بعد عام 2015، ترى بوضوح اختلاطًا معززًا للحرارة والملح من الأسفل”. “تشير دراستنا إلى أن البادئ في فقدان الجليد البحري كان هذه الحرارة من الأسفل.”
وأدى الملح إلى إضعاف الطبقات التي تتكون بشكل طبيعي في المحيط الجنوبي، مما يعني أن المزيد من الحرارة والملح يمكن أن يهاجر للأعلى بعد الاختراق الأولي في عام 2015. ووجدت الدراسة أن آلية التغذية المرتدة هذه أدت إلى تسريع ذوبان الجليد البحري، خاصة في شرق القارة القطبية الجنوبية.
المرحلة 3: الحرارة والملح تؤدي إلى حلقات ردود الفعل
بحلول عام 2018، كان الكثير من الجليد البحري قد ذاب في القارة القطبية الجنوبية لدرجة أن هذا الذوبان أصبح عملية ذاتية التعزيز.
أدى فقدان الجليد البحري إلى تقليل كمية ضوء الشمس التي انعكست إلى الفضاء بواسطة هذا السطح الأبيض وزيادة كمية الحرارة التي يمتصها المحيط الجنوبي، خاصة في فصل الصيف. أدى هذا إلى تأخير نمو الجليد البحري في كل سقوط لاحق، حيث كان على المحيط أن ينقل حرارته الزائدة إلى الغلاف الجوي قبل أن يتمكن من إنتاج الجليد البحري. وقال نارايانان إنه كلما تشكل الجليد البحري في وقت لاحق من العام، أصبح حجم الجليد البحري أصغر وامتص المحيط المزيد من الحرارة.
بين عامي 2013 و2015 (الأزرق)، زاد حجم الجليد البحري مقارنة بمتوسط الفترة من 1979 إلى 2012 (الرمادي). ثم، في عام 2016، انخفض حجم الجليد البحري إلى أقل من المتوسط على المدى الطويل (البرتقالي). وفي عام 2023، وصل حجم الجليد البحري إلى مستوى قياسي منخفض (باللون الأحمر).
(رصيد الصورة: المركز الوطني لبيانات الثلوج والجليد)
ويعد الجليد البحري مصدرًا للمياه العذبة عندما يذوب في الصيف، وسابقًا، ساعد ذلك في الحفاظ على سطح المحيط الجنوبي باردًا وعذبًا نسبيًا. ولكن كلما قل نمو الجليد البحري في فصلي الخريف والشتاء، قلت المياه العذبة المتاحة للحفاظ على الطبقات الطبيعية للمحيط الجنوبي. وقال نارايانان: “إن المحيط العلوي الأكثر ملوحة يعني أنه يمكنك إبقاء الطبقات العمودية ضعيفة والحفاظ على استمرار الخلط الرأسي”.
وهذا هو ما أدى إلى انخفاض مستوى الجليد البحري بشكل قياسي في عام 2023. وقال نارايانان إنه إذا استمر البشر في ضخ الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، فهناك أمل ضئيل في أن تتعافى القارة القطبية الجنوبية، لأن انبعاثاتنا تعمل على تعزيز الرياح الغربية وارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي.
وقال: “إذا واصلنا استمرار الانبعاثات، فسنرى الجليد البحري ينحسر أبعد فأبعد إلى القارة، لكنني لست متأكدا من مدى سرعة هذا التغيير”.
مستقبل غامض
تغير المناخ ومن المتوقع أن يزيد هطول الأمطار فوق المحيط الجنوبي، مما قد يبطل تأثير الرياح الغربية على الجليد البحري. كما أن المزيد من ذوبان الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية في القطب الجنوبي يمكن أن يؤدي أيضًا إلى استعادة طبقات المحيط. وقال نارايانان إنه لذلك، لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت القارة القطبية الجنوبية قد وصلت إلى نقطة التحول.
وقال “هل هو انهيار؟ ليس بعد”. لكن في الوقت الحالي، أصبحت القارة المتجمدة خارجة عن السيطرة تمامًا وتتصرف مثل “النظام الجديد”.
لقد استوعب المحيط الجنوبي حوالي 75% من الحرارة الزائدة في الغلاف الجوي خلال الخمسين سنة الماضية، ويلعب الجليد البحري دوراً رئيسياً في هذا التخزين. عندما يتشكل الجليد البحري، فإنه يطلق الملح الذي يخلق تيارات كثيفة تتدفق نحو الشمال، والتي تحمل الحرارة والكربون من الغلاف الجوي إلى أعماق المحيط.
ومع انكماش الجليد البحري، يصبح الملح أقل تركيزًا في المحيط الجنوبي، وبالتالي يمنع المياه من الغرق وتخزين الحرارة والكربون في العمق. وقال نارايانان: “هذا أمر مثير للقلق، إذا أدى (فقدان الجليد البحري) إلى تغيير التوازن، وإذا أدى إلى تقليل قدرة المحيط الجنوبي على تخزين الحرارة والكربون في العمق”.
تعتمد الكثير من الكائنات الحية أيضًا على الجليد البحري للبقاء على قيد الحياة، بما في ذلك الكريل والدلافين والحيتان وطيور البطريق. لقد أثر فقدان الجليد البحري بالفعل على النظام البيئي في القارة القطبية الجنوبية نفوق جماعي في مستعمرات البطريق.
وكتب نارايانان وزملاؤه في الدراسة أن التحول المفاجئ من نطاق الجليد البحري المرتفع في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى مستوى منخفض قياسي في منتصف عشرينيات القرن الحادي والعشرين “يعد أحد أكبر التحولات المناخية الحالية في نظام الأرض”. ومن الممكن أن تنجم عن ذلك سلسلة من الأحداث غير المرغوب فيها، بما في ذلك تخزين كميات أقل من الكربون والحرارة، والمزيد من ظاهرة الاحتباس الحراري، وتدهور النظام البيئي، وتعرض الرفوف الجليدية في القطب الجنوبي للمياه الدافئة مع اختفاء الجليد البحري.
نارايانان، A.، أيريس، H.، إنجلترا، MH، Haumann، FA، Mazloff، MR، Silvano، A.، Spira، T.، Zhou، S.، & Garabato، ACN (2026). الدوافع المركبة لفقدان الجليد البحري في القطب الجنوبي وتصحر المحيط الجنوبي. تقدم العلوم, 12(19)، eaeb0166. https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb0166
مسابقة القارة القطبية الجنوبية: اختبر معلوماتك في القارة المتجمدة على الأرض
المصدر الأصلي: www.livescience.com
