مقدمة

إن محيطات العالم هي خزان حراري هائل، حيث تستوعب أكثر من 90 في المائة من الحرارة الزائدة التي تحاصرها غازات الدفيئة، ولا تبقى هذه الطاقة المخزنة في وضعها؛ وتتفاعل باستمرار مع الغلاف الجوي، وأنماط الطقس الدافعة، وتشكل المناطق المناخية، وتؤثر على التحولات المناخية الطويلة الأجل، ويُعتبر فهم مدى تأثير كل من درجة حرارة المحيطات والظروف الجوية على الآخر أمرا أساسيا لتحسين التنبؤات الجوية، والتنبؤ بتغير المناخ الموسمي، والظواهر المناخية.

وهذه العلاقة ليست منطلقاً واحداً، فبينما تؤثر درجات حرارة المحيطات على الضغط الجوي والرياح والهيطل، فإن العمليات الجوية بدورها تغير درجات حرارة سطح البحر من خلال التبادل الحرفي، والخلط بين الرياح، والغطاء السحابي، والنتيجة هي نظام مقترن بشدة يمكن أن تؤدي فيه التغيرات الصغيرة في أي من المكوّنات إلى نتائج هامة في جميع أنحاء العالم، وتستكشف هذه المادة الآليات المادية، والأساليب الرئيسية للتغيرات الدقيقة.

The Physical Basis of Ocean-Atmosphere Interaction

وينطوي الانقلاب بين المحيط والغلاف الجوي على تبادل الطاقة، إذ يدفأ الإشعاع الشمسي سطح المحيط، ولا سيما في المناطق المدارية، ويخلق طبقة من المياه الحارة التي يمكن أن تكون مائية في عمق مئات الأمتار، ويطلق هذا الماء الدافئ الحرارة وينزلق في الغلاف الجوي من خلال التبخر، ويتوقف معدل التبخر على درجة حرارة سطح البحر، وسرعة الرياح، والرطوبة، مع ارتفاع حروف المائية،

وفي الوقت نفسه، يمارس الغلاف الجوي قوات على المحيط، فالضغوط الشتوية تولد تيارات سطحية، وترتفع وتخلط وتعيد توزيع الحرارة رأسيا وأفقيا، وعندما تمسح الجماهير الهوائية الباردة مياه أدفأ، تستخرج الحرارة وتبريد المحيطات وتستقر طبقة الحدود البحرية، وعلى العكس من ذلك، فإن الهواء الدافئ فوق المياه المبردة يمكن أن يؤدي إلى ضباب وثبات الظروف، وهذا التبادل على طريقين يشكل الأساس لجميع ظواهر المناخ الرئيسية.

إن الانقلاب أقوى في المناطق المدارية، حيث يكون المحيط أدفأ والغلاف الجوي الأكثر نشاطا، غير أن المناطق الوسطى والأعمدة تشهد أيضا تفاعلات كبيرة، لا سيما من خلال مسارات العواصف وديناميات الجليد البحري، ويتطلب الفهم الكامل النظر إلى النطاقات الإقليمية والعالمية على السواء.

العوامل التي تؤثر على درجة حرارة المحيطات

الرواسب الشمسية ودورات الموسم

وتوفر الشمس مدخلات الطاقة الأولية، فالتغيرات في الزوايا الشمسية وطوال النهار والغطاء السحابي تخلق دورات موسمية في درجة حرارة سطح البحر، وفي المناطق الاستوائية، يكون النطاق السنوي صغيرا؛ وفي خطوط العرض الأعلى، يمكن أن يكون الفرق بين الصيف والشتاء أكثر من 10 درجات مئوية.

المحيطات

فالتيارات تعمل مثل أحزمة النقل الكواكبي، ونقل المياه الدافئ من خط الاستواء إلى القطبين والمياه الباردة من المناطق القطبية إلى المناطق المدارية، كما أن مأزق الخليج وتيار كوروشيو مثالان معروفان تماما، وهذه التيارات لا تعيد فقط توزيع الحرارة بل تؤثر أيضا على المناطق الساحلية المرتفعة، حيث ترتفع المياه الباردة الغنية بالمغذيات إلى سطح وثبات درجات حرارة البحر المحلية.

Atmospheric Forcing

فالأنماط الريحية، ونظم الضغط، وتتبع العواصف تُعدل درجة حرارة المحيطات، وتقود الرياح التجارية التيارات الاستوائية، بينما تؤثر الويلات على محيطات وسط خط العرض، وفي أثناء أحداث الرياح القوية، تُحدث خليط سطح المحيط، مما يُرفع المياه أكثر برودة إلى السطح، وهي عملية تُعرف باسم التدنيس، بالإضافة إلى التهرب والتحول الرأسي في التلوين، مما يؤثر بدوره على الضائقة في النقل.

Ocean Heat Content vs. Sea Surface Temperature

ومن المهم التمييز بين درجة حرارة سطح البحر ومحتوى حرارة المحيطات (OHC). ولا تُتخذ تدابير المقياس الأعلى إلا لمتر المحيط، بينما تُدمج درجة الحرارة في أعماق المحيطات، وتُسخن مخازن المحيطات الأعمق على نطاقات زمنية من المكاتل إلى سنتات، وقد استوعبت معظم الحرارة الزائدة عن الاحترار العالمي بواسطة ارتفاع 700 متر من المحيط، مما يجعل من الأوكسيد الكربوني مؤشرا أقوى من مؤشر تغير المناخ.

How Ocean Temperature Shapes Weather and Climate

الهراكين و المقاطع الاستوائية

فالمياه البحرية المشتعلة هي الوقود الرئيسي للأعاصير المدارية، إذ تتطلب البؤر من الأسعفة فوق حوالي ٢٦ درجة مئوية )٧٩ درجة شرقا( أن تشكل وتكثف، وأن المياه، والرطوبة الأكثر دفئا، وأن تكون الحرارة أكثر دقة متاحة لتوليد الطاقة، وأن زيادة درجة حرارة العاصفات يمكن أن تزيد من كثافة الأعاصير المحتملة بنسبة ٥ في المائة أو أكثر.

غير أن الأعاصير تبرد سطح المحيط أيضاً حيث تهتز مياهاً أكثر عمقاً وتبريداً، ويمكن أن تؤدي هذه التغذية المرتدة ذاتياً إلى الحد من كثافة العواصف مؤقتاً، ولكن مع دفء المحيطات بسبب تغير المناخ، يصبح تأثير التبريد أقل فعالية، مما يتيح للعواصف الحفاظ على قوة أكبر لفترات أطول.

نظم شهرية

إن اليونيسون هي أنماط رياحية متغيرة فصلياً تُعزى إلى تناقضات درجة حرارة سطح البحر، إذ أن درجات حرارة المحيطات في محيط المحيط الهندي، وخليج البنغال، وبحر الصين الجنوبي توفر الرطوبة اللازمة للأمطار الموسمية، وأن أنماطاً من الأشعة فوق البنفسجية، مثل تلك المرتبطة بديب المحيط الهندي، يمكن أن تؤدي إلى الجفاف أو الفيضانات في المناطق التي تعتمد على مونسون.

فصيلة الأشعة المتوسطة

وتؤثر شذوذات درجة حرارة المحيطات على مسارات تيار الطائرات والعواصف في خطوط العرض الوسطى، فعلى سبيل المثال، يمكن لبقعة دافئة في شمال الأطلسي أن تغير موقع تيار الطائرات وتواتر أنماط الغلق، مما يؤدي إلى تعاويذ باردة أو موجات حرارية فوق أوروبا، كما أن تذبذبات المحيط الهادئ الديموغرافي تؤثر على أنماط الطقس في أمريكا الشمالية عن طريق نقل الطول الجوي في المنطقة المنخفضة والمناطق ذات الصلة.

Seasonal Climate Predictions

ونظرا لأن درجة حرارة المحيطات تتغير ببطء أكبر من الغلاف الجوي، فإن الشذوذات في المنطقة القطبية الجنوبية يمكن أن تكون تنبؤات للمناخ الموسمي، وتستخدم النماذج ملاحظات SST إلى التنبؤ بدرجات الحرارة، والتهطال، بل وربما تكون احتمالات حدوث أحداث متطرفة قبل أشهر، وتتوقف مهارة التنبؤات الموسمية اعتمادا كبيرا على تمثيل حالة المحيط بدقة وعلى انقلابها مع الغلاف الجوي.

Major Ocean-Atmosphere Climate Modes

El Niño-Southern Oscillation (ENSO)

(ب) إنَّ الريح التجارية تضعف، خلال حدث النينيو، حيث تتحول المياه الدافئة إلى شرق المحيط الهادئ الاستوائية، وهذا يغيِّر أنماط الاحتواء، مما يؤدي إلى زيادة سقوط الأمطار في شرق المحيط الهادئ والجفاف في غرب المحيط الهادئ وأجزاء من آسيا، وعلى النقيض من ذلك، تعزز حركة الرياح التجارية وتجلب مياهاً أكثر برودة إلى شرق المحيط الهادئ، وفي كثير من الأحيان، تُحدَّد منطقة المحيط الهادئ.

Pacific Decadal Oscillation (PDO)

إن قانون منع التمييز ضد المرأة هو نمط طويل الأجل من تقلبات المناخ في المحيط الهادئ، يتحول بين المراحل الدافئة والرائعة كل 20 إلى 30 سنة، ويؤثر على التقلبات في شمال المحيط الهادئ ويقلل من آثاره، وينحو قانون الضبط الدافئ إلى تعزيز الظروف الشبيهة بالنينيو، بينما تعزز مرحلة باردة الأنماط الشبيهة بالنينا، كما يؤثر قانون منع التمييز بين الجنسين على حركة القاع في أمريكا الشمالية، وارتفاع الساحلي، وفترات في الشتاء.

أطلانتيك

وتصف المنظمة البحرية الدولية الاختلافات في الحوض على نطاق المنطقة في شمال الأطلسي التي تهتز على مدى 60-80 سنة، وترتبط مرحلة دافئة من المنظمة البحرية الدولية بمواسم الأعاصير الأطلسية الأكثر نشاطا، وزيادة سقوط الأمطار على منطقة الساحل في أفريقيا، وصيفات أكثر دفئا في أوروبا، ويعزى الاحترار الأخير لشمال الأطلسي جزئيا إلى تحول نحو مرحلة دافئة من مراحل المنظمة البحرية الدولية، ولكنه يؤثر أيضا على تغير المناخ الاصطناعي واله.

ساتل المحيط الهندي

The IOD is a coupled ocean-atmosphere phenomenon in the Indian Ocean, with positive and negative stages. During a positive IOD, the eastern Indian Ocean is cooler and the western part warmer, often causing drought in Indonesia and Australia while flooding East Africa. The negative IOD has the counter effects. The IOD often interacts with ENSO, and these interactions can amplify or suppress local climate impacts.

قياس ورصد درجة حرارة المحيطات

ومن الضروري أن تُفهم هذه التفاعلات قياسات دقيقة لدرجات حرارة المحيطات، وتشمل شبكة الرصد الحديثة السواتل، والبويات العائمة (عوامة آرغو)، والبويات المزروعة (صفيفة تاو/تريتون في المحيط المداري)، والدراسات الاستقصائية القائمة على السفن، بل وحتى الجلاد المستقل.وتقيس السواتل مدى المقياس العالمي لنظم الجلد SST)، بينما تُصفّع آرغوس في عام 2000 متراً للمحيطات المناخية في المحيط.

وقد أدى برنامج آرغو، الذي يتألف من نحو 000 4 عوامة ذات حرارة، إلى ثورة قدرتنا على رصد محتوى حرارة المحيطات، وكل طوام يُظهر عادة كل 10 أيام، ويرسل بيانات عن طريق السواتل، وقد كشفت هذه الشبكة أن المحيط العلوي قد دفأ باطراد على مدى العقود الماضية، مع معدل الاحترار المتسارع. Find out more about the Argo program.

Climate Change and the Changing Interplay

حرارة المحيطات

إن تغير المناخ الذي يحركه الإنسان يدفئ المحيط بمعدل غير مسبوق، حيث استوعبت مستويات الحرارة في أعلى عام 2000 أكثر من 350 زيتاجول من الحرارة منذ الخمسينات، أي ما يعادل مئات البلايين من سنوات محطات توليد الطاقة، وهذا الاحترار ليس موحدا: فبعض المناطق، مثل شمال المحيط الأطلسي والمحيط الجنوبي، تدفأ بسرعة أكبر من غيرها، وتعني المحيطات المحاربة طاقة أكثر توافرا للعواصف، والنظم الإيكولوجية البحرية المتغيرة، وتقلبات التيار.

مستوى سطح البحر

ويساهم دفء المحيطات في ارتفاع مستوى سطح البحر في المقام الأول من خلال التوسع الحراري، حيث يتسع نطاق المياه ويرفع من مستويات سطح البحر، كما تذوب صحائف الجليد في غرينلاند وفي أنتاركتيكا بسبب دفء مياه المحيطات مما يقلل من حوافها، ويتسبب التوسع الحراري في ارتفاع زهاء 40 في المائة من مستوى سطح البحر، بينما ينحدر الباقي من ثلج، ويزيد من تفاقم الفيضانات والتحات الساحلية.

التصحيح المحيطي

كما أن ثاني أكسيد الكربون نفسه الذي يدفئ الغلاف الجوي يذوب في مياه البحر، ويشكل حامض الكربون، ويخفض درجة الحرارة في المحيط، يقلل من توافر أويون الكربون التي تحتاج إليها المرجان، والسمك المسيل، والخلاط، مما يعطل شبكة الأغذية البحرية ويمكن أن يغذي النظام المناخي، وعلى سبيل المثال، فإن انخفاض إنتاجية النباتات يمكن أن يغير من قدرة المحيطات على استيعاب ثاني أكسيد الكربون.

المياة البحرية

إن الموجات الحرارية البحرية هي فترات عالية للغاية تستمر منذ أيام إلى أشهر، وقد أصبحت أكثر تواتراً وشدّة بسبب تغير المناخ، وتشمل الأحداث البارزة " البلوب " في شمال المحيط الهادئ في الفترة 2013-2015، و " الموجة الحرارية " في الفترة 2019-2020 قبالة شرق أستراليا، وتتسبب هذه المركبات في تبيض المرجان، وقتل الأسماك، والتحولات في توزيع الأنواع.

عودوا للوطن

كما أن العديد من حلقات التغذية المرتدة تزيد من الانقلاب المحيطي للغلاف الجوي في ظل تغير المناخ، إذ أن الاحترار مثلاً يقلل من قدرة ثاني أكسيد الكربون على تحمل مياه البحر، مما يعني أن المحيط يستوعب جزءاً أصغر من الانبعاثات، ويترك المزيد في الغلاف الجوي، كما أن المياه المطيرة تصبح أكثر تداخلاً، ويقلل من الخلط الرأسي، ويعرض المغذيات للنظم الإيكولوجية السطحية، مما يمكن أن يقلل من الإنتاجية البيولوجية ويقلل من قدرة المحيطات على إزالة الكربون.

وثمة آراء هامة أخرى تتعلق بفقدان الجليد البحري، حيث إن الجليد البحري في القطب الشمالي مكشوف، ويمتص المحيط أكثر انفتاحا، ويزيد من دفء المحيطات ويعجل بفقدان الجليد، وهذه الآلية، التي تسمى " التغذية المرتدة " ، قوية بشكل خاص في القطب الشمالي، وتؤثر على أنماط التداول في الغلاف الجوي العالمي، بما في ذلك تيار الطائرات.

الآثار المترتبة على المستقبل

وسيستمر تطور التفاعل بين درجة حرارة المحيطات والظروف الجوية في الغلاف الجوي مع دفء الكوكب، وتشمل الشواغل الرئيسية حدوث ظواهر جوية أكثر تطرفاً - خاصة أعاصير أقوى، وموجات حرارية أطول، وهبوط الأمطار بدرجة أكبر - فضلاً عن التحولات في توقيت الريح وشدته، وستواجه المجتمعات الساحلية تهديدات مشتركة من ارتفاع مستوى سطح البحر، وتدفقات العواصف، والموجات الحرارية البحرية.

ويجب أن تمثل استراتيجيات التكيف تغير المحيطات، ويمكن أن تساعد في إعدادها نظم محسنة للرصد، ونماذج مناخية أكثر دقة، وتوقعات موسمية أفضل، ويمكن أن تؤدي الحلول القائمة على الطبيعة، مثل إعادة غابات المانغروف، والعناق البحرية، والشعاب المرجانية، إلى الحد من بعض الآثار، مع دعم التنوع البيولوجي وتخزين الكربون، كما أن الحد من انبعاثات غازات الدفيئة يظل الخطوة الأساسية للحد من شدة التغيرات في المستقبل.

وبالنسبة لصانعي السياسات والمخططين، فإن فهم العلاقة بين المحيطات والغلاف الجوي أمر حاسم، فالمقررات المتعلقة بالموارد المائية والزراعة والحد من مخاطر الكوارث والهياكل الأساسية تتطلب أن ندمج معلومات المحيطات في عملية صنع القرار. [(FLT:0]) ويقدم آخر تقرير للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ (AR6) تفاصيل واسعة عن التفاعلات بين المحيطات والمناطق الساحلية .

خاتمة

ويُغلق المحيط والغلاف الجوي في شراكة دينامية تُشكل كل منطقة من مناطق الطقس والمناخ على الأرض، وحرارة المحيطات تُسبب التبخر، وعواصف الوقود، وترسي أنماط المناخ الواسعة النطاق مثل الشبكة العالمية للتوحيد القياسي للطبيعة، وقاعدة البيانات، وتغيّر الغلاف الجوي سطح المحيط من خلال الرياح، والتدفقات الحرارية، ومدخلات المياه العذبة، ويكثف تغير المناخ هذه التفاعلات، مع ما يترتب على ذلك من آثار عميقة على النظم الإيكولوجية والاقتصادات والمجتمعات في جميع أنحاء العالم.

إن مواصلة البحث والرصد والتعاون الدولي أمر أساسي لتعميق فهمنا لهذا التفاعل، وبتحسين معرفتنا، يمكننا أن نتوقع على نحو أفضل التغيرات، ونقلل من المخاطر، ونبني القدرة على التحمل في عالم يدفئ، فالحالة الحرارية للمحيطات هي أداة تشخيص ودافع للمناخ الذي يكتسب أهمية بالغة في سعينا إلى تطهير مستقبل غير مؤكد.