Glacial Landforms as Natural Archives: Learning from Ice Cores in Antarctica

إن نظام التبشيرات هو أكثر تطوراً من حيث المناخ، كما أن بعض الأدلة القيمة على هذا التغير تُحفظ في صحائف الجليد في أنتاركتيكا، كما أن أشكال الأرض الجليدية، مثل الأرصفة، والرموز، هي تعبيرات عن درجات الحرارة العميقة، ولكن الجليد نفسه، المستخرج من أعماق الجليد.

طبيعة الذرة الجليدية: نذير في أعماق الزمن

إن نواة الجليد هي عينات مائلة من المثقفات الجليدية والمعالم الجليدية، وتتراوح عادة بين بضعة أمتار وأكثر من ثلاثة كيلومترات طولا، وتتراكم في طبقة الجليد في أنتاركتيكا ثلوجا على مدى ملايين السنين، وتوفر أطول وأكمل السجلات، فبينما تسقط الثلوج وتصبح المواثيق تحت وزن طبقات لاحقة، يُعلق الهواء كفقرات، ويحافظ على عينة من الغلاف الجوي في الوقت.

كيف تم استخراج العشب الثلجي و تحليله

(ب) إن حفر جوهر الجليد عملية لوجستية وعلمية معقدة، وتعمل الأفرقة في محطات ميدانية نائية، مثل محطات دومي سي أو محطة فوستوك، حيث تنخفض درجات الحرارة بصورة روتينية إلى أقل من 50 درجة مئوية، وتُشفى برميل ثاني أكسيد الكربون بدقة بسائل الحفر للحفاظ على استقرار الجذور بعمق، وتستخرج كل جزء منها وتُصنف وتخزن تحت بروتوكولات صارمة لمنع التلوث().

ومن أكثر المشاريع شهرة في مجال الجليد، المشروع الأوروبي لصناعة الجليد في أنتاركتيكا، الذي حفر في دوم جيم، وأصدر سجلا مستمرا يمتد إلى 000 800 سنة، ويظهر هذا السجل انقساما ضيقا للغاية بين درجات الحرارة وتركيزات غازات الدفيئة عبر الدورات الجليدية - الداخلية، وقد حولت البيانات المستمدة من الإيبيكا وغيرها من النواة فهمنا لنظام الأرض بصورة أساسية.

ما الذي يقوله لنا (بوبلز)

إن فقاعات الهواء المحصورة هي أكثر الأدلة مباشرة على الغلاف الجوي الماضي، فبإسقاط الثلج أو إصطحابه في حجرة فراغ، يفرج العلماء عن الهواء القديم ويحللون تركيبته باستخدام الكرومات الغازية والمطيافات الجماعية، وقد كشفت هذه التقنية عن أن مستويات ثاني أكسيد الكربون قبل الصناعة تدور حول 280 جزء من المليون (الخام)، بينما تراوحت في سياق التقلبات الجليدية بين 800 و20 صفحة.

وبالإضافة إلى غازات الدفيئة، تحتوي الفقاعات أيضاً على غازات أثرية مثل أكسيد النيتروز ومركبات الكبريت، مما يوفر معلومات عن العمليات في الغلاف الحيوي والثورات البركانية.() وتترك الأحداث البركانية الكبيرة طبقات الكبريت القابلة للكشف، مما يتيح للعلماء حتى الآن حدوث انفجارات دقيقة وتقييم أثرها المناخي.

The Significance of Glacial Landforms

وفي حين توفر نواة الجليد سجلا مباشرا في الغلاف الجوي، فإن التضاريس الجليدية توفر منظورا تكميليا بشأن السلوك المادي لصحائف الجليد، كما أن هذه البيانات مثل الموانين، والدرامين، والمصاعد، والثعابين، تُنحت من قبل تقدم وتراجع الجليد، وتُشفر المعلومات عن اتجاه تدفق الجليد، وسرعة، وظروف البصل، وديناميات تعمير المياه الجوفية.

Key Glacial Landforms and Their Climate Signals

ويمكن للباحثين، بمواعدة تسلسلات المورين باستخدام التوابع الكيماوية للتعرض للنوسيدات أو أساليب الكربون الشعاعية، أن يعيدوا تحديد توقيت التقدم والتراجعات الجليدية، مثلا، فإن الموانع في الجبال العابرة للمحيطات تسجل توسعات متعددة في صفحة شرق أنتاركتيكا الجليدية، ولكن تبين أنها كانت دينامية.

وتدل التلال المبسطة التي شكلها التآكل والترسيب دون الإقليميين على اتجاه وسرعة تدفق الجليد، وتُلقي نسبة توجهها وطولها وهيكلها الداخلي قيودا على الإجهاد الناجم عن قذيفة البصل وديناميات الانزلاق التي تشكل معايير حاسمة لنماذج الغطاء الجليدي.

ربط المعلومات عن الأراضي بالسجلات الأساسية للمحيطات

فإدماج بيانات الأرض والجليد الأساسية يتيح للعلماء تكوين صورة أكمل لتطور صحائف الجليد، فعلى سبيل المثال، تشير السجلات الأساسية الجليدية من غرب أنتاركتيكا إلى أن المنطقة شهدت ترقلا كبيرا خلال فترات الدفء السابقة، في حين أن الترابيات الأرضية مثل الترايمز والهطالات تظهر أقصى درجات الجليد في تلك الأوقات، وقد أظهر الباحثون، من خلال الجمع بين هذه البيانات، أن الغطاء الجليدي الغربي كان أكثر حساسية إلى حد بعيد.

وهذا النهج المتعدد التخصصات أساسي لتقييد النماذج المستخدمة في عرض ارتفاع مستوى سطح البحر في المستقبل.() ويوفر المركز الوطني للبيانات المتعلقة بالسنو والثلج ] موارد شاملة لكل من التحليل الأساسي للجليد ورسم الخرائط الأرضية الجليدية، وهو بمثابة محور رئيسي للباحثين العاملين في هذا التقاطع.

توسيع نطاق السجل: اكتشافات جديدة من مصانع الجليد في أنتاركتيكا

وقد دفعت مشاريع الحفر الأخيرة السجل الأساسي للجليد إلى الوراء في الوقت المناسب، ويهدف مشروع ما بعد برنامج التعاون الاقتصادي في أفريقيا، الذي أكمل الحفر في دوم جيم في عام 2023، إلى استعادة الجليد الذي يزيد على 1.5 مليون سنة، وهذا هدف حاسم لأن الانتقال في منتصف المحيط، الذي حدث قبل ما بين 1.2 مليون و 0.8 مليون سنة، قد شهد تحولا في وتيرة الدورات الجليدية بين الأجيال من 000 41 سنة إلى 000 100 سنة.

وقد كشفت التحليلات الأولية للجليد الأعمق والأكثر مضغوطة بالفعل عن تفاصيل مفاجئة عن تدفق الغبار وتقلب غازات الدفيئة خلال فترة البليستوكي الأولى، وكانت مستويات الغبار، التي تشير إلى القلادة وقوام الرياح، أعلى بكثير خلال الفترات الجليدية قبل الانتقال، مما يوحي باختلاف ظروف الحدود في نصف الكرة الجنوبي، وتساعد هذه النتائج على تنقيح الافتراضات المتعلقة بدور ثاني أكسيد الكربون في قيادة دورات عصر الجليد.

دور العلامات البركانية في الجليد

وتترك ثورات البركان طبقات متميزة في نواة الجليد، تتألف من هوباء الكبريت وجسيمات رماد الميكروسكوب، وهذه الطبقات تعمل كعلامات تسلسلية دقيقة لأن العديد من الانفجارات الكبيرة يمكن أن تكون مستقلة ومرتبطة بها على الصعيد العالمي، فثورة جبل تامبورا في عام 1815، على سبيل المثال، واضحة في نواة أنتاركتيكا رغم حدوثها في المناطق المدارية، مما يدل على أن النقل العالمي.

By analyzing the frequency and magnitude of past eruptions, researchers have established that clusters of large volcanic events can force decadal-scale climate cooling. Some studies suggest that increased volcanic activity during the last glacial period contributed to the maintenance of cold conditions by enhancing the albedo effect of sulfate aerosols. The NOA Ice-Fmat Core Paleoc

إعادة بناء الوضع من الإشارات الإيسوتورية

إن النظائر المستقرة للمياه، ولا سيما الأكسجين - 18 والدوتريوم، هي الأدوات الرئيسية لإعادة بناء درجات الحرارة السابقة من النواة الجليدية، وتتفاوت نسبة النظائر الثقيلة إلى النظائر في التهطال كوظيفة من وظائف درجة الحرارة في التكثيف، وتؤدي ظروف الإنذار إلى إثراء النظائر الثقيلة في الجليد، بينما تؤدي الظروف الباردة إلى نفادها.

ويظهر سجل الجليد في أنتاركتيكا أن درجات الحرارة فوق الغطاء الجليدي كانت، خلال الفترة الأخيرة من عام إلى عام، أكثر برودة من اليوم بدرجات تتراوح بين 6 و 10 درجات مئوية، وقد انطوى الانتقال إلى الهولوكين، الذي بدأ قبل حوالي 700 11 سنة، على دفء مماثل يحدث في عدة خطوات سريعة، وتؤكّد عمليات إعادة بناء درجات الحرارة هذه ببراعات مستقلة، مثل تركيبة الغاز في الهواء المحصور.

Rapid Climate Change Events in the Ice Record

ومن أبرز سمات نواة الجليد في أنتاركتيكا الأدلة على حدوث تغيرات مفاجئة في المناخ، وخلال الفترة الجليدية الأخيرة، شهد نصف الكرة الشمالي سلسلة من أحداث الاحترار السريع المعروفة باسم أحداث الدانزغار - أوسغر، في حين شهدت القارة القطبية الجنوبية تغيرات مقابلة ولكن أكثر تدريجية، ويرتبط هذا الانقلاب بين الغلاف الجوي، الذي يوصف في كثير من الأحيان بأنه نمط من أشكال التبريد، بالتغيرات في منطقة المحيط الأطلسي الوسطى.

وتظهر نواة الجليد في أنتاركتيكا أن هذه الأحداث تنطوي على تغيرات في درجات الحرارة تتراوح بين درجتين و5 درجات مئوية على مدى عقود، وأن معدلات التغير قابلة للمقارنة أو أكبر من تلك التي لوحظت في القرن العشرين، مما يؤكد على إمكانية استجابات غير خطية في نظام المناخ، وأن فهم الآليات الكامنة وراء هذه التحولات المفاجئة يشكل أولوية عالية لعلوم المناخ، ولا سيما وأن الأرض لا تزال دافئة.

Dust and Aerosols: Tracing past Circulation and Biogeochemistry

كما تتضمن نواة الجليد ثروة من المعلومات عن نقل وترسيب الغبار والهيروسولات، ففي أنتاركتيكا، ينشأ معظم الغبار عن باتاغونيا والمناطق القاحلة الأخرى في أمريكا الجنوبية، مع زيادة المساهمات من أستراليا وجنوب أفريقيا، وتتفاوت تدفق الغبار إلى الغطاء الجليدي تفاوتا كبيرا بين الفترات الجليدية والفصلية: ففيماض الجليدية، يمكن أن تكون تركيزات الريح أقوى من 20 إلى 50 مرة خلال فترات الدفء.

وتحلل الجسيمات الدافئة في نواة الجليد لتوزيع الحجم، والتعدين، وتكوين العناصر المتأصلة، وتسترشد هذه البيانات بنماذج التداول الجوي السابق وتوفر الظروف اللازمة لفهم دور تخصيب الحديد في المحيط الجنوبي، ويمكن أن يؤدي الحديد في الغبار إلى حفز نمو البستنة، مما يؤدي بدوره إلى خفض ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وقد اقتُرحت هذه التغذية كآلية تثبيطية،

مياه البحر والهباء البحري

وتظهر تركيزات الملح البحري في قاعات الجليد في أنتاركتيكا التغيرات في حجم الجليد البحري، وقوام الرياح، وشدة إنتاج الأيروسول البحري. وتبين قياسات التربة وكلوريد الأيوني أن مدى الجليد البحري في المحيط الجنوبي كان أكبر بكثير خلال الفترات الجليدية، مع ما يترتب على ذلك من آثار بالنسبة للآلبدو، وتداول المحيطات، ودورة الكربون.() وقد أظهرت الدراسات الأخيرة التي استخدمت البيانات الأساسية من

Implications for Current and Future Climate Change

والدروس المستفادة من نواة الجليد في أنتاركتيكا لها صلة مباشرة بفهم تغير المناخ المعاصر، وأهم النتائج هو التقلبات الشديدة بين درجات الحرارة وتركيزات غازات الدفيئة على مدى 000 800 سنة الماضية، ولا تنتج أي عملية طبيعية في سجل الجليد الأساسي معدلاً لزيادة ثاني أكسيد الكربون مقارنة بما تسببه البشر منذ الثورة الصناعية، أما التركيز الحالي لثاني أكسيد الكربون على 420 مليون متراً، فهو أعلى من أي وقت في سجل الجليد الأساسي، ومعدل الزيادة في أوامر التغير.

وهذه الحقيقة لها آثار عميقة على ارتفاع مستوى سطح البحر، إذ تبين نواة الجليد أنه خلال الفترة السابقة التي تتخلل المنطقة، قبل نحو 000 125 سنة، عندما كانت درجات الحرارة العالمية من 1 إلى 2 درجة حرارة سيليسوس أكثر من المستويات السابقة للصناعيين، كان مستوى سطح البحر أعلى من مستوى اليوم بستة إلى 9 مترات، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى فقدان صحائف الجليد في غرينلاند وفي غربي، ويسير الاحترار الحالي على نحو يتجاوز درجات الحرارة الأدنى خلال عقود.

Lessons for Adaptation and Policy

وبالنسبة لصانعي السياسات والمخططين، فإن السجل الأساسي الجليدي يمثل تذكيراً صارخاً بأن نظام الأرض ليس ثابتاً، فالتحولات بين الظروف الجليدية والترابطية، وإن كانت مدفوعة بالجبر والتعقيبات المدارية، لم تحدث بطبيعة الحال إلا على مدى آلاف السنين، فالاضطرابات البشرية الحالية تتسارع على مدى عقود إلى قرون، مما يترك وقتاً ضئيلاً للنظم الإيكولوجية والهياكل الأساسية البشرية كي تتكيف.

إن الجهود الرامية إلى تخفيف حدة الانبعاثات وتحقيق الاستقرار المناخي مسترشدة بعتبات الهدف المحددة في سجل الميكروفونات، على سبيل المثال، فإن هدف اتفاق باريس المتمثل في الحد من الاحترار إلى 1.5 درجة مئوية يعتمد جزئيا على الاعتراف بأن تجاوز هذه العتبة يُحفِّز على ردود الفعل التي قد تؤدي إلى فقدان صحائف الجليد بشكل لا رجعة فيه، فالمحفوظات الأساسية للجليد توفر الأساس التجريبي لعمليات تقييم المخاطر هذه، وترسيب التوقعات المناخية في الواقع المادي لماضي الأرض من آثار.

ويتيح موقع الشبكة العالمية للمناخ التابع للناسا ملخصات ميسرة للبحوث الأساسية الجليدية وصلتها بالملاحظات الحديثة، مما يتيح المجال للعلم لجمهور واسع، وبما أن النواة الجديدة تتحسن، فإن حل هذه السجلات ووصولها لن يزيدا إلا، بل وسيوفران المزيد من الأفكار العميقة عن ديناميات نظام المناخ في كوكبنا.

الاستنتاج: القيمة الدائمة لمحفوظات الجليد

إنّ التّخريبات الجليدية و نواة الجليد معاً شكلت محفوظات طبيعية قوية و أحدثت ثورة في فهمنا لتاريخ الأرض المناخي، وسجلات الأرض الحساسية للرد المادي على أوراق الجليد الخارجية، بينما الجليد نفسه يحفظ عينة مباشرة من الغلاف الجوي عبر الزمن، من خلال التجارب الهضمية للتحولات المفاجئة التي تُحدّد العصر الجليدي الأخير