الصلة الحاسمة بين صحائف الجليد ومستوى البحر العالمي

نظام الأرض المناخي مرتبط بشكل لا ينفصم بصحائف الجليد الضخمة التي تغطّي القطب الجنوبي وغرينلاند هذه الخزانات المجمدة تحتوي على ما يكفي من المياه العذبة لرفع مستويات البحر العالمية بما يزيد على 60 متراً إذا ما تذوب تماماً، وبالرغم من أن هذا الانهيار الكلي ليس وشيكاً، فإن حتى الإنهيار الجزئي له عواقب عميقة على المجتمعات الساحلية، والنظم الإيكولوجية، والاقتصادات العالمية.

المزيد من الماء المتجمد

إن صحف الثلج هي أحشاء أرضية تغطي أكثر من 000 50 كيلومتر مربع، وهي تشكل أكثر من آلاف السنين كبش فلزات الثلج، وضغطات، وتتحول إلى ثلج، وصحائف الجليد المتبقية على الأرض اليوم هي مجموعة الثلج في أنتاركتيكا، التي تحتوي على حوالي 26.5 مليون كيلومتر مكعب من الجليد، وصحيفة الجليد في غرينلاند، التي تُمسك بحوالي 2.9 مليون كعب.

وتتمتع صحائف الثلج بهيكل مطبق، فالداخلية باردة ومستقرة نسبيا، في حين أن الهوامش أكثر دينامية وقابلية للتغيير، وتشمل العناصر الرئيسية ما يلي:

  • Ice shelves] — floating extensions of the ice sheet that fringe much of Antarctica and parts of Greenland. they act as buttresses, slowing the flow of inland ice toward the ocean.
  • Outlet glaciers - سرعة تدفق الأنهار الجليدية التي تهجر الداخلية، والتي غالبا ما تنتهي في المحيط.
  • خط متحرك ] - الحدود التي تفقد فيها ورقة الجليد الاتصال بصندوق الخزان وتبدأ في العوامة، وموقعها حاسم للاستقرار.
  • Subglacial hydrology] - meltwater at the base of the ice sheet can lubricate the bed, accelerating ice flow.

وتتباين سماكة صحف الجليد تبايناً كبيراً من أكثر من 000 4 متر في وسط أنتاركتيكا إلى بضع مئات متر بالقرب من الهامش، وهذا الوزن الهائل يُقلل من الصخرة الأساسية، وهي عملية تعرف باسم الاكتئاب الاصطناعي، مما قد يؤثر على الهندسة في الغطاء الجليدي على مدى آلاف السنين.

العمليات التي تؤدي إلى فقدان الجليد وارتفاع منسوب البحر

وتفقد صحائف الجليد الكتلة من خلال ثلاث آليات رئيسية هي: الذوبان السطحي والهروب، وعجلات الجليد، والذوبان البصلي الذي تقوده مياه المحيط الحار، وتستجيب كل عملية بشكل مختلف لتغير المناخ، وتتفاوت أهميتها النسبية حسب المنطقة.

تأليف وهروب سطحي

وتزيد درجات الحرارة الهوائية المشتعلة من الانصهار السطحي، لا سيما في غرينلاند حيث تتجاوز درجات الحرارة الصيفية في كثير من الأحيان التجميد عبر مناطق كبيرة، ويمكن أن تترنح المياه من خلال حقيبة الثلج وتعاد تجميدها، أو أن تتدفق مباشرة إلى المحيط، وفي أنتاركتيكا، فإن الانصهار السطحي أقل شيوعا لأن درجات الحرارة لا تزال أقل بكثير من التجميد على معظم القارة، ولكن لوحظ في شبه القارة القطبية الجنوبية، وعلى نحو متزايد في مشروع " روس آيس شيلف " .

Iceberg Calving

ويحدث الحرق عندما تقطع أجزاء كبيرة من الجليد من واجهة جليد أو رف ثلج، وهذه العملية ملحمية ويمكن أن تنتج ثلجبرغس في حجم المدن، ففي عام 2017، على سبيل المثال، قامت شركة لارسن سي شيلف في أنتاركتيكا بحساب جليد تقريبيا بحجم ديلاوير (800 5 كيلومتر مربع)، بينما كان الفرز عملية طبيعية، يمكن أن تعجله الاحترار بتنظيف الجليد.

أوقيانوشن - دريفن باسال ملينغ

ربما تكون أكثر الآليات إثارة للقلق هي إنصهار رفوف الجليد من أسفل مياه المحيط دافئة نسبياً، وتدفق المياه العميقة القطبية في أنتاركتيكا وماء المحيط الأطلسي في غرينلاند يتدفق إلى كواشف ثلجية، ويهدر الجليد من أسفله، وهذا التنظيف يقلل من تأثير السطو، مما يسمح للثلج الداخلي بالتدفق بسرعة إلى المحيط.

بؤر ساخنة إقليمية: غرينلاند وأنتاركتيكا مقارنة

وتتصرف صفائح الجليد بشكل مختلف تماماً بسبب جغرافيتها وبيئاتها المناخية، وتستجيب غرينلاند أكثر للاحترار الجوي، بينما تتحسس أنتاركتيكا أكثر حساسية لدفء المحيطات.

غرينلاند: ملاجئ سطحية

وقد فقدت صحيفة غرينلاند الجليدية الكتلة في المقام الأول من خلال مياه المياه السطحية، وفي العقود الأخيرة، تطوّر موسم الذوبان، واتسعت المساحة المزروعة إلى ارتفاعات أعلى، وكان حدث الذوبان في عام 2012 الذي شهد فيه ما يقرب من طول سطح الجليد، مؤشراً صارخاً للتغيير، وفي الآونة الأخيرة، حدثت أحداث ذات مسافات متطرفة في عامي 2019 و2021.

أنتاركتيكا: المحيطات - تغير الدرب

إن منطقة أنتاركتيكا تفقد كتلة كبيرة من صحف الجليد في غرب أنتاركتيكا، حيث تتسارع مجرى الجليد بسبب ترفيع رفوف الجليد بواسطة مبيد آسيو دافئ، حيث أن مستوى الجليد في شرق أنتاركتيكا، أكبر وأبرد بكثير، قد يكون مستقرا نسبيا، ولكن الدراسات الحديثة تشير إلى أن بعض القطاعات، مثل توتين غلاسير، تشهد أيضا ترقا.

"أصابة ضارة" "تضخيم أو "دامبن آيس

ويخضع سلوك صفائح الجليد لثغرات تعقيبية معقدة يمكن أن تعجل بالتغيير (التعليقات الإيجابية) أو تثبيت النظام (التعليقات السلبية).

  • Albedo feedback]: مع تعرض الثلج والجليد، والأسطح المظلمة (الجليد أو الصخرة أو المياه المفتوحة) لامتصاص المزيد من الإشعاع الشمسي والتسبب في مزيد من الذوبان، وهذا رد إيجابي قوي، لا سيما في غرينلاند.
  • Marine ice sheet instability (MISI)]: عندما يجلس خط أرضي لمركب الجليد على منحدر عكسي (أعلى داخل الأرض)، يمكن أن يصبح المعتكف مكتفياً ذاتياً لأن المياه الأعمق تؤدي إلى سرعة تصريف الجليد، وهذه العملية هي تعليقات إيجابية.
  • Marine ice cliff instability (MICI)]: إذا أصبحت المنحدرات الجليدية طويلة بما فيه الكفاية (أكثر من 100 متر)، فإن الإجهاد الذي يصيب وجه المنحدر قد يتسبب في انهيارها، ويكشف عن المنحدرات الأطول من وراءها، ويمكن لهذه الآلية أن تنتج خسائر جليدية سريعة جدا، وإن كان احتمال مناقشتها قد يكون مناقشا.
  • Isostatic rebound]: كثلج رقيق، يرتفع صخور الصخور (الانتعاش الخرساني)، الذي يمكن أن يبطئ الانسحاب برفع خط الأرض إلى طبوغرافيا سطحية، وهذا رد سلبي يعمل على مدى قرون إلى آلاف السنين.
  • Increased snowfall]: A warmer atmosphere holds more moisture, which may increase snowfall over ice sheet interiors. This could partially compensate mass loss, but studies show that increased accumulation is not keeping pace with increased discharge.

وفهم هذه التعليقات أمر بالغ الأهمية لتحسين نماذج المناخ، فعلى سبيل المثال، لاحظ الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ أن إدراج عمليات البعثة يمكن أن يرفع توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 0.5 إلى متر واحد بحلول عام 2100.

"سابقاً "المناخ ما الذي يقوله لنا "آيس شيتس

وبغية التنبؤ بسلوك الجليد في المستقبل، ينظر العلماء إلى فترات الدفء السابقة، وتظهر سجلات البلوكيات من نواة الجليد والرواسب البحرية أن درجات الحرارة العالمية كانت، خلال الفترة الأخيرة من عام 125,000، أكثر حرارة من مستويات ما قبل الصناعة، وأن مستويات سطح البحر أعلى من 6-9 متر، وربما كان معظم هذه المياه الخارجية من صحائف الجليد في غرينلاند وفي غربي 400 مليون نسمة (في منتصف العام).

أحدث الملاحظات من السواتل مثل ICESat-2 وCryoSat-2 من وكالة الفضاء الأوروبية، تقدم بيانات عالية الاستبانة عن تغيرات ارتفاع الغطاء الجليدي، وقد قيست بعثة GRACE (الانتعاش الجاذبية وتجربة المناخ) وتابعتها التغيرات الجماعية بدقة غير مسبوقة، ومنذ عام 2002، أظهرت بيانات GRACE أن كلا الشرائح الجليدية فقدت كتلة في عام 2000 من معدل تسارع

الآثار المترتبة على مستوى البحر والمجتمع

والصلة بين صحف الجليد وسطح البحر مباشرة ومنتظمة، بل إن التغيرات الصغيرة في حجم الجليد تترجم إلى تغييرات كبيرة في مستوى سطح البحر العالمي بسبب كمية المياه المخزنة، وتسهم صحائف الجليد حاليا في نحو ثلث ارتفاع مستوى سطح البحر الملاحظ، مع التوسع الحراري في مياه المحيطات والغابات الجبلية التي تسهم في الباقي، ومع تسارع فقدان الكتلة الجليدية، يتوقع أن تدوم مساهمتها في منتصف القرن.

إن ارتفاع مستوى سطح البحر الإقليمي ليس موحدا، فجذب صحائف الجليد الجاذبية يعني أنه عندما تذوب صحائف الجليد، فإن مستوى سطح البحر يقترب بالفعل من المصدر (لأنه يتغيّر ميدان الجاذبية) ويرتفع أكثر في الميدان البعيد، على سبيل المثال، فإن إنصهار صحيفة الجليد في غرينلاند يسبب ارتفاعا في مستوى البحر في أمريكا الجنوبية والمحيط الهندي أكبر من مثيله في أمريكا الشمالية، وهذا النمط الذي يعرف باسم " البصمة " .

Coastal Impacts and Adaptation

ويؤدي ارتفاع مستويات سطح البحر إلى تفاقم تآكل السواحل وزيادة تواتر الفيضانات المسببة للمرض، وزيادة موجات العواصف، وفي الولايات المتحدة، فإن مشاريع الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي التي يمكن أن ترتفع فيها مستويات البحر على طول الساحل الشرقي بمقدار 0.6 إلى مترين بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات الانبعاثات العالية، كما أن المدن الكبرى مثل ميامي ونيويورك وشنغهاي تواجه بلايين من الدولارات في إلحاق أضرار بالهياكل الأساسية.

وتُعد التكاليف الاقتصادية مذهلة، وقدرت دراسة عام 2019 نشرت في Nature Communications] أنه بدون تكيف، يمكن أن تصل الخسائر السنوية في الفيضانات إلى 2.8 في المائة من الناتج المحلي الإجمالي العالمي بحلول عام 2100 في إطار سيناريو مرتفع من مستوى سطح البحر، وحتى مع التكيف، ستكون التكاليف كبيرة، ولا سيما في البلدان النامية ذات الموارد المحدودة.

الرصد والنمذجة: الجبهة العلمية

إن فهم مستقبل صفائح الجليد يتطلب مزيجا من المراقبة والنظرية والنموذج، وتوفر سواتل رصد الأرض رصدا مستمرا لارتفاع صفائح الجليد والسرعة وتغيرات الجاذبية، وقد جمعت حملات جوية مثل عملية آيسبريدج التابعة للناسا بيانات هامة عن طبوغرافيا الأسرة وسمك الجليد في المناطق النائية، كما جمعت مخيمات ميدانية على الجليد، مثل تلك الموجودة في صحيفة غرينلاند آيس، ومقياس درجة الحرارة الفرعية لثوات غلايسير.

ويمكن أن تؤدي نماذج عديدة تحفز ديناميات الغطاء الجليدي إلى التحسن المستمر، وتتراوح هذه النماذج بين نماذج أبسط لتدفقات السفن إلى نماذج كاملة من ثلاثة أبعاد، وأعلى درجة، تحل تدفق الجليد، والنقل الحر، والتفاعل مع تداول المحيطات، ويتمثل أحد التحديات الرئيسية في أن النماذج يجب أن تُحاكي العمليات التي تحدث عبر نطاقات مكانية ضخمة (من مسافة كيلومتر إلى آلاف الكيلومترات) والجداول الزمنية (من أيام إلى قرون).

الحد من عدم اليقين: أولويات البحوث

وما هي المسائل العلمية الرئيسية التي ما زالت قائمة، وما مدى سرعة تراجع الجليد في جزيرة تويتز وجزيرة بين؟ وهل يمكن أن يحدث عدم استقرار المنحدر الجليدي في الواقع في طبيعته، أم أنه محدود بعوامل أخرى؟ وكيف سيتغير تغير حرارة المحيطات في مناخ مشتعل؟ وللإجابة على ذلك، يقوم الباحثون بنشر مركبات مستقلة تحت الماء تحت الغطاء الجليدي لقياس درجات حرارة المياه والتيارات، وينتظرون عبر الجليد باستخدام خط الأساس، ويستخدمون خرائط متطورة.

وبالإضافة إلى ذلك، يلزم تحسين تمثيل الهيدرولوجيا دون الجليدية وديناميات حساب النمذج، ويجري تطبيق تقنيات التعلم في مجال الآلات على الصور الساتلية للكشف تلقائيا عن الأحداث التي تُحسب في مقياسها والأضرار التي تلحقها رفوف الجليد، مما يوفر بيانات جديدة عن التثبت من النماذج.

A Path Forward: Mitigation and Adaptation

وفي حين أن بعض ارتفاع مستوى سطح البحر قد علق بالفعل بسبب الانبعاثات السابقة، فإن حجم ومعدل الارتفاع في المستقبل يتوقفان بشدة على مسارات الانبعاثات، ويرمي اتفاق باريس إلى الحد من الاحترار إلى 1.5 درجة مئوية يمكن أن يقلل من مساهمة غرينلاند بنسبة 40 في المائة مقارنة بعالم 3 درجات مئوية، وفقا لدراسة أجراها الاتحاد الأوروبي لعلوم الأرض في عام 2021، غير أنه حتى في ظل التخفيف العدائي، قد لا يمكن أن تكون بعض الخسائر في الجليد في أنتاركتيكا قابلة للانتكاسب منذ قرون.

وبالنسبة للمجتمعات الساحلية، فإن التكيف ليس اختياريا، وهذا يعني الاستثمار في الهياكل الأساسية، ومراجعة رموز البناء، وإدماج توقعات مستوى سطح البحر في التخطيط الحضري، كما أن إصلاح المانغروف والخطوط الساحلية الحية توفران دفاعات طبيعية تدعم أيضا التنوع البيولوجي، وقد يلزم في الأجل الطويل اتخاذ تدابير أكثر تطرفا مثل بناء بوابات بحرية ضخمة (كما هو الحال في هولندا أو المقترح في ميناء نيويورك).

إن صحائف الجليد ليست مارة سلبية في نظام المناخ؛ فهي تشكل البيئة العالمية بصورة نشطة، وسيعتبر استمرار البحث والتعاون الدولي أمرا أساسيا لفهم سلوكها والاستعداد لمستقبل يرتفع فيه مستوى البحار.

خاتمة

ودور صحائف الجليد في تنظيم مستوى سطح البحر دور أساسي ومثير للقلق، إذ أن هذه القطعة المجمدة تستجيب ببطء ولكن بقوة للتغيرات في درجات الحرارة وفي ظروف المحيطات، وبما أن الأنشطة البشرية لا تزال تدفئ الكوكب، فإن الخسائر الجماعية في الغطاء الجليدي ستتسارع، مما سيزيد من سرعة ارتفاع مستوى سطح البحر الذي سيعيد تشكيل السواحل ويؤثر على بلايين الناس، فالعلم واضح: إن خفض انبعاثات غازات الدفيئة يمكن أن يحد من الضرر، ولكن التكيف مطلوب بالفعل لمواجهة التغيرات الجارية.