رصيد الكتلة الجليدية

ويشير الرصيد الكتلي من أغطية الجليد إلى صافي كسب أو فقدان الجليد من صحائف الجليد الشاسعة التي تغطي غرينلاند وأنتاركتيكا، ويُحسب ذلك بمقارنة تراكم الثلج والجليد من الخسائر الناجمة عن عمليات مثل الانصهار، والتبديل (التحول المباشر من الجليد إلى الماء)، وحساب ثلج الأرض، وهذا التوازن حاسم في فهم صحة وديناميات هذه الشرائح الجليدية، التي يُبقي فيها التغير على نحو 99 في المائة من الأرض.

ويشير التوازن الجماعي الإيجابي إلى أن ورقة الجليد تكتسب قدرا أكبر من الكتلة مما تخسره، وربما تنمو في الحجم، وعلى العكس من ذلك، فإن هناك دلائل سلبية على وجود توازن جماعي على أن الغطاء الجليدي يتقلص، ويسهم في المياه العذبة في المحيط ويرفع من مستويات البحر على الصعيد العالمي، لأن صحائف الجليد في غرينلاند وأنتاركتيكا تحتوي على ما يكفي من الجليد لرفع مستويات البحر بنحو 65 مترا إذا ما انحرفت تماما، بل إن تغيرات صغيرة في طقتها الجماعية، لها آثار عميقة على البيئة العالمية، وعلى المحيطات الحالية.

كيف أن توازن الشاى الجليدي هو قياس

ويعد قياس التوازن الكتلي لصحيفة الجليد مهمة معقدة تتطلب تكنولوجيا متقدمة ونُهجا متعددة التخصصات، ويجمع العلماء بين عمليات الرصد الساتلية والدراسات الاستقصائية عن بعد الجوي والقياسات الأرضية لتتبع التغيرات في حجم الجليد وكتلتها على مر الزمن.

وتشمل البعثات الساتلية الرئيسية Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)] وخلفها ]GRACE-FO ، التي تكشف عن التباينات في ميدان الجاذبية الأرضية الناجمة عن تحول الكتلة الجليدية، وتوفر هذه السواتل قياسات مباشرة للتغيرات الجماعية عن طريق كشف الاختلافات الفرعية في الجاذبية.

وثمة أداة حيوية أخرى هي [(FLT:0]] Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat)] ومتابعتها ]ICESat-2]]، التي تستخدم الليزر الزمان لقياس التغيرات في ارتفاع سطح الجليد، ويمكن تحويل هذه التغيرات في الارتفاع إلى تغييرات في الحجم، مما يعرض فقدان الآلات.

وبالإضافة إلى ذلك، يتتبع تداخل الوصلات الرادارية الاصطناعية () (InSAR) سرعة تدفق الجليد وتحولات خط الأرض عن طريق الكشف عن الحركات السطحية ذات الدقة العالية.

ولأن لكل طريقة قيود - مثل اختلاف الحلول المكانية أو الحساسية إزاء التغيرات السطحية - التي تجمع مجموعات البيانات المتعددة - تُنتج أكثر التقديرات دقة وقوة.

For detailed information on satellite monitoring, visit the NASA Ice Sheets Vital Signs] page.

طريقة المدخلات - النواتج

وطريقة المدخلات - النواتج هي نهج أساسي لحساب التوازن الجماعي، وهي تقارن المدخلات، ولا سيما تراكم الثلوج، بمقارنتها بنواتج مثل ظهور الذوبان السطحي، والتقسيم الفرعي، وحساب الجليد في الجليد.() وتقدّر نماذج المناخ الإقليمية معدلات سقوط الثلج والذوبان، في حين تساعد الصور الساتلية والصور الجوية على قياس كمية تصريف الجليد في المحيط.

ويسمح الجمع بين هذه التقديرات والبيانات غير المتناظرة المستمدة من سواتل GRACE للباحثين بتبادل النتائج وتوليد ميزانيات جماهيرية دقيقة لمناطق معينة أو لصحائف ثلج كاملة.

سائقو سيارات الصفائح الجليدية

وتنجم الخسائر الجماعية في صحائف الجليد عن تفاعل معقد بين الديناميات الأرضية والمحيطية والجليدية الداخلية، وتشمل العوامل الرئيسية:

  • Surface melting due to warmer air temperatures:] Rising summer temperatures cause extensive surface melt across the ice sheet, darkening the surface and creating networks of meltwater streams and lakes. Meltwater can drain through crevasses to the ice sheet base, lubricating the bed and accelerating ice flow.
  • Ocean-driven melting at ice fronts and grounding lines:] Warmer ocean currents erode floating ice shelves from below. As these shelves little or collapse, the grounded ice behind them speeds up its flow toward the sea, increasing ice discharge.
  • Altered snowfall patterns:] Warmer air holds more moisture, potentially increasing icefall in the ice sheet interior. However, warming also shifts precipitation from snow to rain in lower elevations, contributing directly to surface melt and reducing net accumulation.
  • Ice dynamics and calving:] Glaciers and ice streams draining the ice sheet interior respond sensitively to changes at their termini. Retreat of the glacier front increases driving stress and often triggers further acceleration and calving events.

The Albedo Feedback Loop and Its Amplifying Effects

إن حلقة التغذية المرتدة من الطحالب آلية قوية ومعززة ذاتياً تتسارع بذوبان الجليد، فالثلوج والجليد العذبين يرتفعان الطلاء، مما يعكس معظم الإشعاع الشمسي القادم إلى الفضاء، ويحافظ بالتالي على درجات الحرارة السطحية المبردة، ومع بداية الانصهار، يصبح السطح أكثر ظلما وأقل انعكاساً، ويستوعب مزيداً من ضوء الشمس.

ويزيد هذا الاستيعاب المتزايد من ارتفاع درجات الحرارة السطحية، ويعزز الانصهار ويعمم السطح حتى حلقة التغذية المرتدة الإيجابية، وهذا التأثير واضح بشكل خاص على طول الهامش الغربي لغرينلاند وشبه الجزيرة القطبية الجنوبية.

وهناك عوامل إضافية تكثف هذه التغذية المرتدة، منها مثلاً تزهر الطحالب المزروعة على أسطح الجليد خلال الصيف، وتسود الجليد، وتهدد الجسيمات الداكنة والكربونية السوداء الناجمة عن حرائق برية، والانبعاثات الصناعية، والمصادر المحلية تستقر على الجليد، وتزيد من تخفيض معدلات البقعة وتتسارع معدلات الذوبان، ويمكن لهذه الملوثات أن تقطع مسافات طويلة في الغلاف الجوي قبل إيداعها على أغطية الجليد.

وبالتالي، فإن الزيادات في درجات الحرارة الأولية الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى فقدان جماعي كبير بشكل غير متناسب في المناطق الحساسة من خلال عملية التغذية المرتدة هذه.

الاختلافات الإقليمية: غرينلاند ضد أنتاركتيكا

وفي حين أن كل من صحائف ثلج غرينلاند وأنتاركتيكا تفقد الكتلة بمعدلات متسارعة، فإن العوامل الكامنة وراء ذلك والسلوك الإقليمي تتباين تباينا كبيرا.

Greenland Ice Sheet

وتمتد صفحة الجليد في غرينلاند إلى حوالي 1.7 مليون كيلومتر مربع، وتحتوي على الجليد الكافي لرفع مستويات البحر العالمية بحوالي 7.4 متر، وتنجم الخسارة الجماعية في غرينلاند أساسا عن الانصهار السطحي والهروب، وتتأثر بشدة بارتفاع درجات الحرارة الجوية والظلم السطحي.

وخلال الصيف، تتطور البحيرات الواسعة النطاق للمياه المميتة والمجاري السطحية عبر منطقة الترميز )حيث تحدث خسائر ثلجية صافية( ويمكن لهذه الطرق المائية أن تتدفق بسرعة من خلال الموانين )الثغرات الفاسدة( إلى قاعدة الغطاء الجليدي، وتزيين واجهة الصخور، والتعجيل مؤقتا بتدفق الجليد نحو المحيط.

والقطاعان الجنوبي الشرقي والشمالي الغربي هما البؤر الساخنة لتصريف الجليد في المحيط الأطلسي، حيث تتدفق بسرعة من الجليدات المتدفقة التي تسهم في كميات كبيرة من الجليد، حيث بلغ متوسط الخسائر الجماعية في غرينلاند حوالي 260 بليون طن سنويا منذ عام 2002، مع مرور سنوات على الانصهار في عام 2012 و 2019 درجة من المآسي غير مسبوقة من حيث المذابح والكميات.

ولاحظ الباحثون أيضا أن موسم الذوبان يطول، مع حدوث انصهار في الربيع في وقت سابق وتجميد الخريف، مما يضاعف مجموع الخسائر الجماعية السنوية.

قذيفة الجليد القطبية الجنوبية

وتملك أنتاركتيكا حوالي ٢٦,٥ مليون كيلومتر مكعب من الجليد، مما يمثل نحو ٥٨ مترا من ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي المحتمل، وخلافا لغرينلاند، فإن الخسائر الجماعية في أنتاركتيكا تُعزى أساسا إلى الانصهار المحيطي في أرفف الجليد العائمة التي تحلق في القارة.

هذه الرفوف الجليدية تعمل كعاهرات، وتبطئ تدفق الجليد المكبوت من داخل المحيط، وعندما تهدر مياه المحيط الحارة من أسفل هذه الرفوف، فإنها تنخفض ويمكن أن تنهار، وتخفض أثرها الزجري وتتسارع في تصريف الجليد الداخلي.

وصحيفة الثلج في غرب أنتاركتيكا ضعيفة بشكل خاص لأن معظم سريرها يقع تحت سطح البحر، مما يجعلها عرضة لعدم استقرار صفائح الجليد البحرية، وقد شهد كبار الجليديات مثل ثويتز وجزيرة بيني ترقاً سريعاً وتراجعاً في العقود الأخيرة، مما يكسب الراهب " الضعفاء في القطب الجنوبي " ، وقد يسهم انهيارهم المحتمل إسهاماً كبيراً في ارتفاع مستوى سطح البحر.

إن منطقة شرق أنتاركتيكا، التي تعتبر مستقرة تقليديا بسبب ارتفاعها في المناطق الداخلية الباردة وارتفاعها، تظهر الآن علامات مبكرة على زيادة فقدان الجليد في بعض القطاعات الساحلية، غير أن تخلفها الواسع لا يزال مستقرا نسبيا في الوقت الراهن.

For more detailed and updated Antarctic mass balance information, visit the National Snow and Ice Data Center].

آثار ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي

وتتسارع حالياً الخسائر الجماعية في الغطاء الجليدي، إذ تشير التقارير التقييمية السادسة للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن الشرائح الجليدية مجتمعة ساهمت بنحو 2.7 ميلليمتر في السنة في ارتفاع مستوى سطح البحر خلال فترة السنتين، أي من حوالي 0.8 ميليميتر في السنة في التسعينات، وتشير التوقعات إلى أنه بدون حدوث تخفيضات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة، ستزداد هذه المعدلات زيادة كبيرة.

بل إن ارتفاع مستوى سطح البحر المتواضع قد تجاوز آثاره، إذ أن ارتفاع مستويات خط الأساس في البحر يعني أن عواصف السواحل وارتفاع المد تخترق المزيد من الأراضي، وتزيد من التحات، وتزيد من مخاطر الفيضانات، وتتسبب في تطفل المياه المالحة في طبقات المياه العذبة، مما يهدد النظم الإيكولوجية، ولوازم مياه الشرب، والزراعة، والهياكل الأساسية الحيوية.

وتواجه المدن الساحلية العالمية الرئيسية مثل نيويورك وشنغهاي ومومباي وجاكرتا، وغيرها من المدن، مخاطر متزايدة من الفيضانات والأضرار الناجمة عن أحداث عواصف متزايدة التواتر وشديدة.

] [يشمل الإسهامات المقترحة في ارتفاع مستوى سطح البحر بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات ما يلي: ]

  • Greenland:] Between 0.5 and 1.2 meters of sea level rise, primarily through surface melt and iceberg calving.
  • Antarctica:] Between 0.1 and 1.5 meters or more, depending largely on the pace of ice shelf collapse and marine ice sheet instability.
  • Combined effects:] Include thermal expansion of seawater and glacier melt, total global sea level rise could exceed 2 meters by 2100 in worst-case scenarios.

For accessible graphics and up-to-date data on sea level projections, see the NOA Climate.gov sea level page].

Broader Impacts on Climate and Ocean Circulation

فبعد رفع مستويات سطح البحر، فإن لطلاء الجليد آثاراً كبيرة على النظم المناخية العالمية، ولا سيما تداول المحيطات، ويمكن لحقن كميات كبيرة من المياه العذبة الباردة في شمال الأطلسي والمحيط الجنوبي أن يعطل تيارات المحيطات الرئيسية التي تنظم الطقس والمناخ.

One critical current is the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), which transports warm surface waters northward and cold deep waters southward, influencing temperatures across Europe and North America. Frewater input from Greenland melt reduces seawater density, potentially slowing the AMOC.

وفي المحيط الجنوبي، تذوب المياه العذبة من مياه المحيط الجنوبي الجليدية الطازجة السطحية، مما يغير هيكل الكثافة الذي يقود إلى تكوين مياه قاع القطب الجنوبي، وهي كتلة مياه باردة عميقة تشكل عاملا رئيسيا في تداول المحيطات على الصعيد العالمي، وتؤثر التغييرات هنا على توزيع المغذيات والنظم الإيكولوجية البحرية، وتؤثر على الأنواع من الكريل إلى الحيتان، وتؤثر على عزل الكربون.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن دفء أسطح الجليد ودرجات الحرارة المتغيرة بين الجليد والمحيطات المفتوحة يمكن أن يعدل أنماط الطقس المحلية، ويكثف الرياح الساحلية، ويعزز نقل كتل هوائية أكثر دفئا على الجليد، مما يمكن أن يزيد من سرعة الانصهار.

البحوث الحديثة والاتجاهات المتسارعة

وتكشف الدراسات العلمية الحديثة عن حدوث تسارع مقلق في فقدان الكتل الجليدية، ففي الفترة ما بين 2018 و 2022، أشارت البيانات الواردة من بعثة منظمة غراسي والفاو إلى أن غرينلاند فقدت ما متوسطه 274 بليون طن من الجليد سنويا، مع وجود خسائر تتركز في المناطق الجنوبية الغربية والشمالية الشرقية.

وفي أنتاركتيكا، شهدت منطقة جزيرة بيني عدة أحداث كبيرة في مجال صيد الأسماك، حيث تظهر صور ساتلية كسور سريع في أحداث رف الجليد في تويتس غلاسير، مما يزيد من خطر زعزعة الاستقرار.

ومن المسائل التي تتعلق بالعملية بصفة خاصة ] زعزعة استقرار المنحدر الجليدي المُلحّة ]، حيث تنهار المنحدرات الجليدية الطويلة في جبهات الجليد تحت وزنها، مما قد يؤدي إلى تراجع مفاجئ وسريع، وعلى الرغم من أن هذه المظاهر لا تزال نظرية بالنسبة لأنتاركتيكا، فإن النموذج يشير إلى أن البعثة قد تتسبب في مساهمات كبيرة في مستوى البحر في أواخر القرن الحادي والعشرين إذا ما انفجرت.

كما استطلع الباحثون التفاعلات المعقدة بين مياه الماشية وسرير الجليد، ففي غرينلاند، كشفت الدراسات التي تنطوي على حفر الآبار المطحنة أن مياه المياه السطحية التي تصل إلى السرير يمكن أن تغري في البداية قاعدة الجليد، وتسرع تدفق الجليد، وعلى فترات أطول، يتكيف النظام الهيدرولوجي دون الإقليمي، مما قد يقلل من التشحيم مع زيادة كفاءة تصريف المياه، وفهم هذه الديناميات أمر حاسم بالنسبة للتنبؤ بالتدفق الجليدي في المستقبل.

For comprehensive scientific synthesis, consult the IPCC AR6 Working Group I Chapter 9] on ocean, cryosphere, and sea level change.

لماذا رصد مسائل التوازن في نسيج الجليد

ومن الضروري رصد التوازن الكتلي لصحائف الجليد بصورة مستمرة ودقيقة لأسباب متعددة:

  • Improving climate models:] Reliable data on ice sheet behavior enhances predictive models, which inform global policy and climate mitigation strategies.
  • Supporting adaptation planning:] Coastal communities and infrastructure planners depend on sea level rise projections to design resilient defenses and mitigation measures.
  • Detecting early warning signs:] Monitoring helps identify authors to abrupt ice sheet changes, such as rapid glacier flning or ice shelf collapse, enabling proactive responses.

International and national programs such as NASA’s Operation IceBridge], the European Space Agency’s ]CryoSat-2], and the Sentinel satellites provide invaluable resources towards ongoing monitoring efforts.

ونظرا للدور الحاسم الذي تؤديه صفائح الجليد في الديناميات العالمية للمناخ والبحار، فإن الاستثمار المستدام في تكنولوجيات المراقبة والبحث العلمي لا يزال يشكل أولوية عالمية لتوقع وتخفيف آثار كوكب محترق.