العلم خلف النينيو و لا نينيا: معاملات الغلاف الجوي المحيطي

El Niño and La Niña: The Engine of Global Climate Variability

وتمثل النينيو ولا نينيا أقوى العوامل الطبيعية لتقلب المناخ على الأرض من سنة إلى أخرى، وهذه المراحل المتعارضة من دورة النينيو - الجنوب، التي تنشأ عن التفاعلات المعقدة والخاطئة في كثير من الأحيان بين المحيط الهادئ المداري والغلاف الجوي المفرط، بينما تنجم الأسماء عن المصطلحات الإسبانية التي تشير إلى نظامي كريستي الطفل والبنت الصغيرة، فإن آثارها تتحول إلى أنماط من حيث الحرارة.

ما هي النينيو؟

إن النينيو، وهو المرحلة الدافئــة من الانسو، يعر َّف باحترار غير مسموم في درجات حرارة سطح البحر في وسط وشرق المحيط الهادئ، وفي ظل ظروف طبيعية، تهب الرياح التجارية من الشرق إلى الغرب عبر المحيط الهادئ، مما يدفع المياه السطحية الدافئــة نحو إندونيسيا وأستراليا، وتتسبب هذه العملية في تهدئة المياه الغنية بالمغذيات إلى أعلى من الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية.

إن الاحترار ليس عملية موحدة، بل إنه يبدأ عادة بالقرب من خط التاريخ الدولي ويمتد شرقا، حيث تتجاوز الشذوذ في كثير من الأحيان 2-3 درجة مئوية فوق المتوسط الطويل الأجل، وهذا التحول في درجة الحرارة المتواضعة على ما يبدو يكفي لتغيير موقع وكثافة التهوية في الغلاف الجوي، حيث أن ارتفاع الهواء الذي يغذي عادة المناطق الرعدية فوق مناطق المحيط الهادئ الغربية الشديدة، يتحول إلى الشرق، ويقلد الأمطار الرئيسية.

ما هو لا نينيا؟

وتمثل لا نينيا المرحلة الباردة من دورة الشبكة، وهي، في كثير من الأحيان، صورة مراعية للنينيو، وخلال حدث لا نينيا، تعزز الرياح التجارية إلى ما هو أبعد من شدتها الطبيعية، مما يدفع المياه السطحية أكثر دفئا نحو غرب المحيط الهادئ، ويتسبب هذا التكثيف في ارتفاع حجم المياه الباردة أكثر من المعتاد إلى أعلى على طول الساحل الاستوائية لأمريكا الجنوبية، مما يؤدي إلى انخفاض حرارة سطح البحر بدرجة كبيرة عن المتوسط.

إن الريح التجارية المعززة والمبردة في شرق المحيط الهادئ تنتج درجة حرارة سطح البحر عبر المحيط الهادئ الاستوائية، وهذا التناقض الحراري الحاد يضاعف التداول الجوي المعروف بدائرة والكر، مع ارتفاع الهواء وتعزيز سقوط الأمطار التي تتركز على غربي المحيط الهادئ وإندونيسيا، ويميل الهواء الجاف إلى شرق المحيط الهادئ.

نظام المحيط والمحيطات: رقصة محددة

ولا يمكن فهم ظاهرتي النينيو والنينيا بمعزل عن بعضهما، وهما نتاج نظام مقترن بشدة تتغير فيه حركة المحيطات في الغلاف الجوي، وتلك التغيرات الجوية التي تغذي المحيط وتعود إلى المحيط، وهذا الانقلاب هو ما يعطي الانقلابات الهائلة التي تتسم بها الشبكة وقدرتها على الاستمرار لشهور أو سنوات، فالمحيط الهادئ الاستوائية مناسبة بشكل فريد لهذا النوع من التفاعل.

"الرياح التجارية" "و"والكر"

إن أساس نظام " إنسو " هو دائرة ووكر، وهي حلقة واسعة النطاق من الهواء التصاعدي والغرقي الذي يمتد إلى المحيط الهادئ المداري، وفي ظل الظروف العادية، يؤدي التسخين الشمسي الشديد فوق غرب المحيط الهادئ الدافئ إلى ارتفاع الهواء، مما يؤدي إلى تباطؤ في المنطقة من الضغط المنخفض وهطول الأمطار، وهذا الارتفاع في الهواء شرق المحيط الهادئ يتكون من قفل شديد.

المحيطات

ويلعب المحيط دورا نشطا في دورة الشبكة العالمية للمياه من خلال حركة كتل المياه ونقل الحرارة، ويتكون النظام الحالي الاستوائي في المحيط الهادئ من تيارات سطحية غربية تقودها الرياح التجارية وخط سطحي متدفق شرقيا يعرف باسم " الريح الاستوائية " ، ويحمل هذه المياه الجوفية مياها أبرد من غرب المحيط الهادئ إلى الشرق، حيث يمكن أن ترتفع إلى السطح عندما ترتفع الرياح الباردة.

"اللوحات الخفية التي تُبقي على "السيكل

إن دورة التقلبات النووية تتميز بمجموعة من التعقيبات التي تضاعف وتستمر في الانحرافات عن متوسط الوضع، أهمها ترددات بيركنز التي تسمى بعد موجة النيازك النرويجية جاكوب بيركنس، وتصف هذه التغذية حلقة تعزيز ذاتية تؤدي فيها الريح التجارية إلى دفء درجات الحرارة السطحية في شرق المحيط الهادئ، مما يزيد من ضعف الريح التجارية.

العمليات الرئيسية التي تقود النينيو ولا نينيا

Equatorial Kelvin Waves

إن موجات كيلفين الاستوائية هي موجات محيطية واسعة النطاق تسافر بسرعة على طول خط الحرارة من الغرب إلى الشرق عبر المحيط الهادئ، وتتسبب هذه الموجات في حدوث تغيرات في ضغط الرياح، ولا سيما من خلال تخفيف أو تعزيز الرياح التجارية في غرب المحيط الهادئ، وتولد التخفيف من حدة الرياح التجارية خلال المراحل المبكرة من حوض نهر النينيو موجة من الكيلوفين المتصاعدة إلى الشرق، مما يزيد من حدة ارتفاع درجة الحرارة.

تشريد حرم المحارم

إن عمق حراري عبر المحيط الهادئ الاستوائية ليس موحدا، وفي ظل الظروف العادية، ينحدر من الغرب إلى الشرق ويجلس على عمق 150 مترا تقريبا في غرب المحيط الهادئ ويرتفع إلى حوالي 50 مترا في شرق المحيط الهادئ، ويحافظ على هذا الترميز بقوة ثابتة من الرياح التجارية، ويزيد من حدة التموين في شرق المحيط.

الشوائب في الغلاف الجوي

ويشير التذبذب الجنوبي إلى نمط الضغط الجوي بين شرق وغرب المحيط الهادئ، حيث يقاس هذا الفرق في الضغط بمؤشر جنوب المحيط، الذي يقارن بين شذوذ الضغط على مستوى البحر في تاهيتي (وهو يمثل شرق المحيط الهادئ) وداروين، أستراليا (يمثل غرب المحيط الهادئ).

Global Impacts of El Niño and La Niña

ويمتد نطاق النينيو ولا نينيا إلى أبعد من المحيط المداري، ومن خلال الاتصالات الجوية - سلاسل نشر موجات الغلاف الجوي التي تربط أنماط الطقس عبر مسافات شاسعة - تؤثر هذه الأحداث على درجة الحرارة والتنبؤ على نطاق عالمي، وهي آثار ليست حاسمة بل متسمة بالتنبؤ؛ وتقلب احتمالات بعض النتائج الجوية، مما يجعل بعض الظروف أكثر احتمالا، وغيرها أقل من ذلك.

أنماط الطقس الإقليمية

وخلال النينيو، يؤدي التحول في سقوط الأمطار الاستوائية إلى مجموعة من الآثار الإقليمية يمكن التنبؤ بها، حيث أن المستوى الجنوبي للولايات المتحدة، من كاليفورنيا إلى فلوريدا، يميل إلى أن يشهد ظروفاً مزدهرة أكثر من المتوسط خلال أشهر الشتاء، في حين أن تجربة شمال غرب المحيط الهادئ ووادي أوهايو غالبا ما تكون أكثر جفافا.

وتميل لا نينيا إلى إنتاج النمط المعاكس، رغم أن التماثل ليس مثاليا، فغالبا ما تصبح الولايات المتحدة الجنوبية أكثر جفافا، مما يزيد من خطر الجفاف والنيران البرية، بينما تتلقى منطقة شمال غرب المحيط الهادئ ووادي أوهايو مزيدا من التهطال، وتشهد شمال أستراليا وإندونيسيا ارتفاعا في متوسط الأمطار مع تزايد خطر حدوث فيضان، وتميل الأمطار الموسمية فوق الهند إلى أن تكون أقوى خلال موسم النينيا، الذي يمكن أن يحقق الزراعة.

الآثار الاقتصادية والاجتماعية

وقد يكون التسبب الاقتصادي للنينيو ولا نينيا مذهلا، فالزراعة هي أكثر القطاعات تأثرا، حيث أن أنماط الأمطار المتغيرة ودرجات الحرارة تعطل دورات الزراعة والحصاد، وتخفض غلات المحاصيل، وتزيد من انتشار الآفات والأمراض، كما أن ظاهرة النينيو خلال انهيار عام 2015-2016، وهي واحدة من أقوى القطاعات المسجلة، قد قدرت الخسائر الزراعية العالمية في عشرات بلايين الدولارات، مع ما يترتب على ذلك من آثار شديدة على الأرز، جنوب شرق آسيا.

وتتأثر موارد المياه بشدة، إذ يجب على المناطق التي تعاني من الجفاف أثناء النينيو أن تكافح بمستويات مخفضة من الخزان، ونضوب المياه الجوفية، وزيادة المنافسة على إمدادات المياه، وعلى العكس من ذلك، فإن المناطق التي تعاني من الفيضانات تواجه ضرراً في البنية التحتية، وتشريد السكان، ومخاطر الأمراض المنقولة بالمياه، كما أن نظم الصحة العامة تُعد أمراضاً ناقلة مثل الملاريا والكثبان، وتزيد من حدة آثار النشوشونغونيا في مواجهة أنماط الحرارة المتغيرة.

Predicting and Monitoring ENSO

نظم المراقبة

(أ) يعتمد التنبؤ الحديث بالشبكة على نظام متطور للرصد العالمي يشمل السواتل والبويارات والقياسات القائمة على السفن، وركاز هذا النظام هو مجموعة المحيط المداري والمحيطات الجوفية، وشبكة من الطوافات المتحركة التي تمتد إلى المحيط الهادئ الاستوائية من 165 درجة شرقاً إلى 95 درجة غرباً.

النماذج الجاهزة

(أ) أن تُنفذ التنبؤات المدمجة للشبكة بواسطة مجموعة من النماذج الدينامية والإحصائية التي تديرها مراكز المناخ في جميع أنحاء العالم، وتُعد نماذج متطورة ومُثَلَة في العمليات المادية للمحيطات والغلاف الجوي باستخدام معادلة رياضية، وتُجرى على الحواسيب الخارقة ذات الأداء العالي، وقد تحسنت هذه النماذج بشكل كبير على مدى العقدين الماضيين، ويمكن الآن أن تقدم توقعات مهارة لظرات الوصلية فيما بين نماذج الإنتاج التاريخي وبين تسعة أشهر.

التحديات في مجال الإدمان

وعلى الرغم من التقدم الكبير، فإن التنبؤ بالشبكة العالمية للتوحيد القياسي لا يزال يشكل تحديا علميا هائلا، فالانعدام المتأصل في دورة الشبكة الوطنية للتوحيد القياسي يعني أنه لا يوجد حدثان متشابهان تماما، ويظهر النظام سلوكاً فوضوياً يحد من إمكانية التنبؤ بما يتجاوز فترات التسلسل التي تستغرقها سنة واحدة تقريباً، وما يسمى حاجز القدرة على التنبؤ بالتنبؤ، وهو ما يُعرف به في نيسان/أبريل - حزيران/يونيه عندما يكون نظام الحساساً بوجه خاص إزاء حالات التواتر الصغيرة والتنبؤات التي تضيع فيها، لا تزال تشكل عقبة تحول دون تغير المناخ.

ENSO in a Warming Climate

ومن أكثر المجالات نشاطاً في مجال بحوث المناخ فهماً لطريقة استجابة دورة التسخين العالمي المستمر، والصورة النظرية معقدة، وتتوقع بعض النماذج المناخية زيادة في تواتر أحداث النينيو الشديدة، التي تحددها منطقة ذات سمة شرقية عميقة، والتي تشير إلى حدوث هطول شديد في الأمطار إلى شرق المحيط الهادئ الشاغر، وتشير نماذج أخرى إلى أن الاحترار بالخلفية في المحيط الهادئ قد يقلل من درجة الحرارة السطحية.

The interaction between ENSO and other modes of climate variability, such as the Pacific Decadal Oscillation (PDO) and the Indian Ocean Dipole (IOD), adds another layer of complexity and these modes can modulate the strength and spatial pattern of ENSO events and can either reinforce or compensate their impacts. For example, a positive IOD combined with El Niño can exacerbate drought conditions in Indonesia and Australia

نحو تحقيق المرونة: استخدام علوم الشبكة

وقد تقدم علم النينيو ولا نينيا إلى نقطة يمكن أن يسترشد بها مباشرة في صنع القرار عبر مجموعة واسعة من القطاعات، وتستخدم خدمات الإرشاد الزراعي في العديد من البلدان توقعات المنظمة الوطنية لتوحيد المقاييس لإسداء المشورة للمزارعين بشأن اختيار المحاصيل، ومواعيد الزراعة، والجدول الزمني للري.

وتُعتبر الفوائد الاقتصادية للتنبؤ بالإنسو كبيرة، وقد أظهرت الدراسات أن قيمة التنبؤات المحسنة للينسو يمكن أن تصل إلى بلايين الدولارات سنوياً عبر قطاعات الزراعة ومصائد الأسماك والطاقة والتأمين، وهذا الهدف لا يتحقق فقط من خلال إجراءات التأهب المباشرة، بل أيضاً من خلال الحد من عدم اليقين، مما يتيح للشركات والحكومات اتخاذ قرارات استثمارية أكثر استنارة، ويتمثل التحدي الذي يواجه المستقبل في مواصلة تحسين دقة توقعات القدرة على مواجهة تغير المناخ وقيادة هذه التوقعات.