دور عُرضة إيس - إيبدو في المناخ القطبي التغيير

إن آلية التغذية المرتدة بالجليد هي واحدة من أقوى العمليات التي تؤدي إلى تغير المناخ في المناطق القطبية للأرض، وهذه الدورة التي تعزز نفسها، والتي تربط بين انعكاسات الجليد وأسطح الجليد ودرجات الحرارة في الغلاف الجوي والمحيطات، قد ظهرت كعامل حاسم في فهم سبب تعرض القطب الشمالي وأنتاركتيكا لبعض أكثر المناطق دفئا من تغير المناخ على الكوكب، مع استمرار ارتفاع درجات الحرارة العالمية.

Understanding the Ice-Albedo Feedback Mechanism

في صميمه، إنّ التغذية المرتدة من الجليد إلى البطيخ هي عملية مناخية تنطوي على التفاعل بين الغطاء الجليدي للأرض وقدرته على التعبير عن الإشعاع الشمسي القادم، (ألبيدو) هو مقياس لحجم الضوء الشمسي الذي يعكسه سطح الأرض؛ إن الجليد القطبي القطبي له أبدو مرتفع، يعكس 50 إلى 70 في المائة من الإشعاع الشمسي، بينما يُعدّ الماء السائل أقل بكثير، مما يعكس 6 في المائة فقط.

وتسير الآلية من خلال عملية بدنية مباشرة نسبياً، وتبدأ حلقة التغذية المرتدة بذوبان الجليد البحري بسبب ارتفاع درجات الحرارة في الغلاف الجوي والمحيطي، مما يكشف عن سطح المحيط في الأسفل، الذي هو أكثر ظلماً بكثير من الجليد الأكثر انعكاساً، مما يؤدي إلى زيادة استيعاب الإشعاع الشمسي، وعندما يذوب الجليد والثلج، فإنه يكشف عن أسطح أكثر ظلماً - أي مياه المحيط، أو أرضاً مظلمة.

ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية وهبوط السطح المتجمد بعيدا، فإنها تكشف عن وجود أرض مظلمة ومحيطات تحتها، مما يستوعب طاقة شمسية أكثر بكثير، مما يؤدي إلى زيادة الاحترار الذي يذوب الجليد أكثر، مما يخلق ما يدعوه العلماء إلى حلقة إيجابية من ردود الفعل، حيث يؤدي التغيير الأولي (الحرق) إلى رد (الضربة) يجسد التغيير الأصلي (الاحترار)، ويديم الدورة ويكثفها.

العلم خلف البدو و الانكماش السطحي

من الضروري فهم مفهوم الالبدو نفسه، فالبدو يمثل انعكاساً لسطح، يُحدد كمية نسبة الإشعاع الشمسي القادم الذي يُظهر في الفضاء بدلاً من أن يُستوعب، وهذه الملكية عادة ما تُعبر عن قيمتها بين صفر و1 أو كنسبة مئوية، حيث تشير القيم الأعلى إلى قدر أكبر من التأمل.

إن الطحالب العامة للأرض - التي تقاس بـ 0.30 - لها تأثير كبير على درجة حرارة الأرض، حيث إنها تغير مقدار الطاقة الشمسية التي تنعكس على الأرض مقابل مقدار الامتصاص، وتظهر أسطح مختلفة على الأرض قيما مختلفة تماما عن الألبدو، مما يخلق نسيجا معقدا من التأمل عبر الكوكب.

وتعاني السطحات المغطى بالنفط من ارتفاع الطلاء، وتتراوح الطلاء السطحي للتربة بين أعالي وأسطح منخفضة، وتعاني المحيطات من جبال منخفضة، ويمكن أن يكون الجليد الطازجة مرتفعاً حيث يتراوح بين 0.8 و 0.9، مما يعكس 80 و 90 في المائة من ضوء الشمس القادم، وعلى النقيض من ذلك، فإن مياه المحيطات المفتوحة تصل عادة إلى 0.06 فقط.

عادة ما يتغير ألبودو الأرض في الغلاف الجليدي (المناطق المغطى باليد) والذي لديه ألبودو أكبر بكثير (بحوالي 80 بالمائة) من متوسط الطلاء الكواكبي (حوالي 30 بالمائة) وهذا الفرق المثير يفسّر سبب تأثير التغيرات في الغطاء الجليدي والثلجي على توازن الطاقة في الأرض وعلى نظام المناخ

القطب الشمالي: انتشار النسيج القطبي

وتؤدي التغذية المرتدة بالجليد دوراً محورياً في ظاهرة معروفة بتوسع القطب الشمالي، حيث تدفأ المناطق القطبية بمعدلات تتجاوز المتوسط العالمي بدرجة كبيرة، ويُعد الانخفاض الأخير في الجليد البحري في القطب الشمالي أحد العوامل الرئيسية وراء دفء القطب الشمالي بحوالي أربع مرات أسرع من المتوسط العالمي منذ عام 1979 (العام الذي بدأت فيه القراءات الساتلية المستمرة لجليد البحر في القطب الشمالي)، في ظاهرة تُعرف بتكاثر القطب الشمالي.

إن المنطقة القطبية الشمالية تسخن بسرعة شديدة - أسرع أربع مرات من بقية كوكبنا، ولهذا الاحترار المتسارع آثار عميقة ليس على النظام الإيكولوجي في المنطقة القطبية الشمالية فحسب، بل على الأنماط المناخية العالمية، وتداول المحيطات، ونظم الطقس في جميع أنحاء العالم.

وتظهر دراسات النمذجة أن تضخم القطب الشمالي القوي لا يحدث إلا خلال الأشهر التي تحدث فيها خسارة كبيرة في الجليد البحري، وأنه يختفي إلى حد كبير عندما يُثبت الغطاء الجليدي المحاكا، وهذا الاستنتاج يقدم دليلا قاطعا على أن التغذية المرتدة بالجليد هي في الواقع دافع رئيسي للاحترار المعزز الذي لوحظ في المناطق القطبية.

وتساعد التغذية المرتدة على الجليد على تفسير ظاهرة تسمى التضخيم القطبي، حيث تدفئ المناطق القطبية بسرعة أكبر بكثير من المتوسط العالمي، وتخلق الآلية دورة مديمة ذاتية تميز تغير المناخ القطبي عن أنماط الاحترار التي لوحظت في خطوط العرض الدنيا.

الديناميات البحرية لفيديو الجليد - ألبيدو

ولا تعمل التغذية المرتدة بالجليد بشكل موحد طوال العام؛ وتختلف قوتها وتأثيرها اختلافا كبيرا مع المواسم، وتزداد ردود الفعل على الجليد قوة خلال الصيف الذي يكون فيه الإشعاع الشمسي في أعلى مستوياته، وهذا التباين الموسمي حاسم في فهم توقيت وحجم الاحترار القطبي.

وفي حين أن فقدان الغطاء الجليدي البحري في أيلول/سبتمبر سيكون حدثا تاريخيا له آثار كبيرة على الحياة البرية في القطب الشمالي مثل الدببة القطبية، فإن تأثيره على التغذية المرتدة بالجليد محدود نسبيا، حيث أن مجموع الطاقة الشمسية التي تلقتها المنطقة القطبية الشمالية في أيلول/سبتمبر منخفض جدا بالفعل، ومن ناحية أخرى، فإن حتى الانخفاض الصغير نسبيا في حجم الجليد البحري في حزيران/يونيه سيكون له أثر أكبر بكثير، حيث أن حزيران/يونيه تمثل ذروة صيف القطب الشمالي وأشدة نقل الطاقة الشمسية.

إن التغذية المرتدة بالجليد لا تعمل بشكل موحد طوال العام، مع الاحترار الأولي، يأتى الذوبان الربيعي في وقت سابق، ثم يتجمد الخريف لاحقاً، ويمتد ذلك الوقت الذي يمكن فيه للأسطح المظلمة أن تستوعب الطاقة الشمسية، ويخلق هذا التمديد في موسم الذوبان فرصاً إضافية لاستيعاب الطاقة الشمسية، مما يزيد من تفاقم تأثير الاحترار.

نماذج المناخ تُقدّم باستمرار أن أقوى دفء في القطب الشمالي سيُحدث خلال خريف وشتاء حتى عندما يكون هناك القليل من ضوء الشمس أو لا يُحدث ذلك لأنّ ثلج مُخفض يسمح للمحيط المظلم بإمتصاص المزيد من الحرارة خلال الصيف، عندما يصل الخريف وتجمع الشمس، تُطلق حرارة المحيط المخزنة إلى الغلاف الجوي، وتُدفّئها إلى الشتاء، هذا الإفصاح المُ المُر المُ المُ المُؤنّةِثّةِثّةِثّةِثّةِرةِثّةِثُ تُ تُ تُ تُ تُ

دور الجليد البحري في تكديس التغذية

إن الجليد البحري يشكل عنصرا حاسما في نظام المناخ القطبي، وقد أصبح انخفاضه أحد أكثر المؤشرات وضوحا لتغير المناخ، حيث يتجمد الجليد البحري في المياه البحرية التي تطفو على سطح المحيط، والتي تشكل في مناطق عُمر عالية حيث لا يوجد سوى القليل من ضوء الشمس أو لا يوجد فيه في الشتاء، وبالتالي فإن الظروف الجوية باردة بما يكفي لتجميد المحيطات، وهو عنصر هام من عناصر النظام المناخي لأنه ينظم نقل الحرارة والزخم.

في المحيط القطبي، كشفت الملاحظات الأخيرة عن تخفيضات كبيرة في حجم الجليد الصيفي، وتقليص الجليد البحري، والتحول من الجليد البحري الموسمي إلى الجليد الموسمي، لا سيما بعد الألفية، وقد أدى هذا التحول من الغطاء الجليدي الذي يغلب عليه العام إلى الجليد الموسمي إلى تغيير جذري في توازن الطاقة في القطب الشمالي وديناميات المناخ.

ويكشف تحليل البيانات الساتلية )١٩٧٩-٢٠١٤( ونموذج مبسط للمحيطات المزودة بالثلج أن حركة الجليد المتباينة في موسم الذوبان المبكر تؤدي إلى ظهور ترددات واسعة النطاق تضاعف فيما بعد شذوذ الجليد البحري الصيفي، وقد تضاعف حجم التباين في مراقبة التغذية المرتدة منذ عام ٢٠٠٠ بسبب غطاء جليدي أكثر تداولا، مما يمكن أن يفسر جزئيا الانخفاض الكبير الذي حدث مؤخرا في الجليد في المحيط القطبي الشمالي.

وقد أدى الانتقال إلى غطاء ثلجي أرق وأصغر في المنطقة القطبية الشمالية إلى انخفاض ثابت في الطحالب السطحية بنسبة ١,٢٥-١,٥١ في المائة في العقد، مما أدى إلى إضعاف أثر التبريد الإشعاعي للجليد البحري بنسبة ٠,٤-٠٥ و م-٢ في العقد، وفي حين أن هذه الأعداد قد تبدو صغيرة، فإنها تمثل تغييرات هامة في ميزانية الطاقة في القطب الشمالي على مر الزمن.

مصباحا: مسرعات من مصباح ألبيدو

وينطوي عنصر بالغ الأهمية في التغذية المرتدة بالجليد على رسوب من الماء المذوب - على مضخات من الماء التي تشكل على سطح الجليد البحري خلال موسم الذوبان، ويقلل تكوين البركة الملطحة بدرجة كبيرة من الألبدو السطحي الجليدي البحري، ويعزز استيعاب الإشعاع الموجات القصيرة، ويعجل بالتالي بذوبان الجليد البحري.

وتعتبر آلية التغذية المرتدة هذه من العمليات الرئيسية التي تؤدي إلى تكبير القطب الشمالي، وتؤثر تأثيراً عميقاً على كل من النظم المناخية الإقليمية وتوازن الطاقة العالمي، وتخلق بركات ملطحة رقائق أكثر ظلماً على سطح الجليد عكسياً، مما يقلل بشكل كبير من الطلاء الإجمالي للمجموعة الجليدية.

وقد أظهرت الدراسات السابقة أن زيادة في نسبة البذور المذوبة خلال موسم الذوبان، لا سيما من حزيران/يونيه إلى تموز/يوليه، كثيرا ما تشير إلى انخفاض في مدى الجليد البحري في أيلول/سبتمبر، وتظهر هذه العلاقة كيف يمكن أن تؤثر الظروف السطحية في وقت مبكر على المدى النهائي لخسارة الجليد بعد أشهر، مما يبرز الطابع التراكمي لعملية التغذية.

إن تشكيل وتطور البراعم المذوبة يمثلان ميكروفو من آلية التغذية المرتدة بالجليد الأكبر، حيث ترتفع درجات الحرارة، وتبدأ الجليد والثلوج في الذوبان، وتخلقان مسبحات من المياه على سطح الجليد، وتستوعب هذه المسبحات المظلمة إشعاعا شمسيا أكبر من الجليد المحيط، مما يتسبب في مزيد من الذوبان التي تزيد من البركة وتخلق طوابقاغي جديدة، مما يزيد من الحد من الطحالب السطح في دورة اعادة الذاتية.

تحديد كمية الأثر العالمي لتغذية الجليد - ألبيدو

وفي حين أن التغذية المرتدة من الجليد إلى البطي في المناطق القطبية، فإن آثارها تمتد على الصعيد العالمي، وتسهم في الاحترار الكوكبي عموماً. وتشير نماذج CMIP5 إلى أن فقدان الغطاء الجليدي في بحر القطب الشمالي من حزيران/يونيه إلى أيلول/سبتمبر سيزيد من درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.19 درجة مئوية (0.34 درجة مئوية)، مع وجود مقياس يتراوح بين 0.16 و0.21 درجة مئوية، في حين أن درجات الحرارة الإقليمية ستزداد بأكثر من 1.5 درجة شرقا (2.7 درجة مئوية).

ويُتوقع أن يؤدي استمرار فقدان الجليد البحري في القطب الشمالي خلال الصيف إلى الاحترار العالمي الذي يبلغ حوالي 0.19 درجة مئوية من هذه التغذية المرتدة وحدها، وقد يبدو ذلك صغيراً، ولكنه يمثل احتراراً إضافياً كبيراً على رأس ذلك الذي تسببه مباشرة غازات الدفيئة، ويزيد من آثار انبعاثات غازات الدفيئة، مما يعجل بخطى تغير المناخ عموماً.

على الصعيد العالمي، كان لفقدان الجليد على مدى عقود في القطب الشمالي، وهبوط الجليد البحري في أنتاركتيكا مؤخرا نفس تأثير الاحترار بين عامي 1992 و 2018 حيث أن 10 في المائة من جميع غازات الدفيئة انبعثت خلال نفس الفترة، وهذا الإحصاء المذهل يؤكد على حجم مساهمة ردود الفعل على الجليد في الاحترار العالمي.

ويعادل الفرق بين مجموع فقدان الجليد البحري وحالته لعام 1979 ما يعادل تريليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - أي نحو 40 في المائة من مجموع الانبعاثات التراكمية البالغ 2.39 طناً بين عامي 1850 و2019، على الرغم من أن حوالي ربع هذا الأثر قد حدث بالفعل مع فقدان الجليد البحري الحالي، وهذه المقارنة توفر منظوراً رصيناً بشأن جبر المناخ المرتبط بتغذية جليدية.

Interactions with Other Climate Feedbacks

ولا تعمل التغذية المرتدة من الطحالب الجليدية بمعزل عن بعضها؛ فهي تتفاعل مع العديد من العمليات المناخية وآليات التغذية المرتدة، وتنشئ شبكة معقدة من الآثار المترابطة، ولا يشمل هذا التقدير التغذية المرتدة من البقع الجليدية نفسها فحسب، بل أيضا آثاره الثانية التي من شأنها أن تؤثر على هذه الخسارة من الجليد البحري على التغذية المرتدة من معدل الانهيار، والتغيرات في تركيزات بخار المياه، والارتدادات السحابية الإقليمية.

ويمكن أن تؤدي التغييرات في الطلاء إلى تحولات في مستويات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، حيث أن تهوية البصموف تطلق غاز الميثان والغازات الأخرى، وهذا الصلة بين التغذية المرتدة من البطن الجليدي وثبات البرموفوست يخلقان بصورة خاصة فيما يتعلق بضم آليات التغذية الإيجابية.

والصلة الحاسمة هنا هي أن الاحترار الأولي في القطب الشمالي، الذي يقوده إلى حد كبير آيس ألبيدو فيدباك، يعمل كحافز قوي لعودة برمفروست للكربون، وهذا النظام المصاحب يمثل بصفة خاصة إمكانية الاحترار السريع والمكتفي ذاتيا في خطوط العرض العالية، كما أنه، في حالة الفمطار، ينشر في السابق مادة عضوية مجمدة تزيل ثاني أكسيد الكربون والميثان.

ومع تذوب الجليد البحري، يمكن لسطح المحيط المكشوف أن يستوعب طاقة شمسية أكبر بكثير، مما أدى إلى زيادة الحرارة في المحيط، ويمكن أن يختلط في طبقات أعمق، ومن ثم فإن زيادة محتوى حرارة المحيطات يمكن أن تؤخر تكوين الجليد اللاحق أو أن تسهم في إنصهار الملامح الجليدية المتاخمة (مثل رفوف الجليد) وهذه المزلاجة الحرارية تمثل آلية أخرى للتغذية التفاعلية مع تأثير الجليد وتضاعفه.

كما أن أنماط الغطاء السحابي قد تتغير، مما يؤدي إلى مزيد من التغذية المرتدة بالألمود، ويمكن أن تؤدي التغييرات في تكوين السحابة وتوزيعها إلى زيادة أو تخفيف الارتداد بالجليد، تبعاً لنوع السحاب، والارتفاع، والتوقيت، مما يضيف طبقة أخرى من التعقيد إلى الديناميات المناخية القطبية.

"السياق التاريخي: "أيس ألبيدو فيدباك عبر تاريخ الأرض المناخي

لقد لعبت التغذية المرتدة من الجليد دوراً حاسماً في مناخ الأرض في التاريخ الجيولوجي، التأثير على التحولات المناخية الرئيسية، وتشكيل تطور المناخ في الكوكب على المدى الطويل، وكانت هذه الآلية المرتدة مفيدة في تشكيل ونهاية ظروف الأرض في سنوبول قبل ما يقرب من 720 مليون سنة، عندما كان الجليد قد غطا معظم سطح الكوكب.

وتظهر الأدلة الجيولوجية أن الجليدات قرب خط الاستواء في ذلك الوقت، وقد اقترحت النماذج أن تؤدي التغذية المرتدة بالجليد والبلد دورا، ومع وجود المزيد من الجليد، فإن المزيد من الإشعاع الشمسي القادم قد انعكس إلى الفضاء، مما تسبب في انخفاض درجات الحرارة على الأرض، وهذا التبريد المجرىي يدل على قوة التغذية المرتدة بالجليد في إحداث تحولات مناخية مثيرة.

وكان من شأن انتهاء فترات الأرض في سنوبول أن ينطوي أيضا على التغذية المرتدة بالجليد، وقد أشير إلى أن التفكك بدأ بمجرد أن يتراكم الغبار الكافي من التحات في طبقات على سطح الجليد ليقلل كثيرا من ألبدوه، وهذا المثال التاريخي يوضح كيف يمكن أن تؤدي التغيرات في التقلب السطحي إلى تحولات مناخية كبيرة في الاتجاهين - نحو التبريد والاحترار.

وفي الماضي الجيولوجي الأحدث عهدا، كانت هذه التغذية المرتدة عاملا أساسيا في سُلف ومتراجعات صفائح الجليد خلال فترة البليستوكيين (نحو 2.6 ما إلى 10 كوا) وكانت أعمار الجليد والفترات المترابطة التي تميزت بالبليستوكين تتأثر بشدة بتغذية مرتدة من الجليد، مما أدى إلى تفاقم التغيرات الصغيرة نسبيا في الإشعاع الشمسي الناجمة عن التباينات في البارامترات المدارية للأرض.

الملاحظات المعاصرة والاتجاهات الأخيرة

وقد قدمت عمليات الرصد الساتلية الحديثة والقياسات الميدانية تفاصيل غير مسبوقة عن الحالة الراهنة والتطور الأخير في التغذية المرتدة من البِيض الجليدي في المناطق القطبية، حيث أشارت إلى آثار التغذية المرتدة بالألبودو الموسمية، والمناطق المتنامية من المياه المفتوحة (أيلول/سبتمبر) التي تتواجد إلى حد كبير في أماكن مشتركة مع أشد الشذوذات الإيجابية التي تبلغ حرارتها 2 متراً خلال الخريف والشتاء، ونموها عبر الزمن.

وقد أظهرت الدراسات الأخيرة أن المنطقة القطبية الشمالية، بعد أن فسرت التقلبات الطبيعية، تدفأ بسرعة ثلاثة أضعاف تقريباً من المتوسط العالمي الذي يستند إلى بيانات المراقبة وعمليات المحاكاة النموذجية المناخية منذ عام 1980، وهذا المعدل المتسارع للاحترار يعكس التأثير المضاعف للتغذية المرتدة بالجليد والعمليات ذات الصلة.

وكان معدل دفء القطب الشمالي في بداية القرن الحادي والعشرين ثماني مرات متوسط المعدل خلال القرن العشرين، وتمثلت التغيرات في الألبدو في العوامل التي تسهم في هذه الزيادة، ويبرز هذا التسارع الهائل في معدلات الاحترار تكثيف عمليات التغذية المرتدة في العقود الأخيرة.

دفء المنطقة القطبية قد قلص موسم المنطقة المغطى بالثلوج بحوالي 2.5 يوم في العقد، مما زاد من الوقت الذي يتم فيه امتصاص ضوء الشمس، وهذا الاتجاه نحو صهر الثلج في وقت سابق، وتراكم الثلج في وقت لاحق يمتد إلى الفترة التي تتعرض فيها الأسطح المظلمة، مما يضاعف من أثر التغذية المرتدة.

التغيرات الإقليمية في ترددات الجليد - ألبدو

وفي حين أن التغذية المرتدة من الجليد إلى البطيخ تعمل في جميع المناطق القطبية، فإن قوتها ومظهرها يختلفان اختلافا كبيرا بين مختلف المناطق، ويوضح ارتفاع استقرار الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا، حيث يسمح سميك الغطاء الجليدي في شرق أنتاركتيكا برفع مسافة أربعة كيلومترات تقريبا فوق مستوى سطح البحر، أن هذه القارة لم تشهد سوى القليل من الاحترار الصافي خلال العقود السبعة الماضية، وهذا التناقض بين ردود القطبية القطبية الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية كيف تُطُلُ على الظروف المحلية تحد من فعالية التغذية المرتدة.

إن بحر بارنتس هو أحد المناطق القليلة في القطب الشمالي التي تشهد اتجاهات هبوطية كبيرة في تركيز ثلج البحر الشتوي، وقد عزت دراسات مختلفة فقدان الجليد الشتوي في بحر بارنتز وما يرتبط به من شذوذ في الحرارة واتجاهات إلى عمليات تدور في الغلاف الجوي، مما ييسر دخول الهواء الدافئ إلى المنطقة مع وجود أنماط رياحية تشجع على نقل المياه المحيط الأطلسية إلى المنطقة.

وقد شهد قطاع منطقة المحيط الأطلسي في منطقة المحيط الهادئ تغيرات كبيرة بوجه خاص، حيث شهدت هذه المنطقة أكبر تخفيضات في حجم الجليد والحجم الصيفيين في أي مكان في المحيط القطبي الشمالي ابتداء من العقد الأول من القرن الماضي، وتخلق الاختلافات الإقليمية في تيارات المحيطات، وأنماط التداول في الغلاف الجوي، والديناميات الجليدية تفاوتاً مكانياً في كيفية ظهور ردود الفعل على الجليد في جميع أنحاء القطب الشمالي.

الآثار على تداول المحيطات وتوزيع الحرارة

إن التغذية المرتدة بالجليد لا تؤثر على درجات الحرارة السطحية فحسب بل تؤثر أيضا على أنماط تداول المحيطات وتوزيع الحرارة في جميع أنحاء النظام المناخي، ويمكن أن يكون الأثر أثرا محليا مثل زيادة الخلط داخل المحيط القريب أو على نطاق أوسع، مثل تعديل تداول المحيط القطبي بالحوض أو التغيرات في المحيط الأطلسي من خلال تداول حرارة الأنقاض.

ويؤدي تزايد استيعاب الطاقة الشمسية في المحيط القطبي الشمالي إلى ارتفاع حرارة المحيطات، وتأثير النظم الإيكولوجية البحرية، وأنماط تداول المحيطات، وربما تسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر من خلال التوسع الحراري، وتخلق هذه التغيرات في المحيطات مسارات إضافية تؤثر من خلالها التغذية المرتدة بالجليد على النظام المناخي الأوسع نطاقا.

المحيط قادر على الحفاظ على الحرارة من الشمس أكثر كفاءة من الغلاف الجوي (المحيط لديه طاقة حرارة أعلى) هذا يزيد من معدل الحرارة

آثار ارتفاع مستوى سطح البحر

وفي حين أن إنصهار الجليد البحري العائم لا يسهم بصورة مباشرة في ارتفاع مستوى سطح البحر، فإن لتغذية الجليد على الجليد آثار هامة على مستوى البحر من خلال آثاره على الجليد البري والتوسع الحراري للمحيطات، وبما أن الجليد البحري يتكون من المياه البحرية المجمدة والعوامات على سطح البحر، فإن إنصهار الجليد لا يسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر (مثلاً لذوبات الجليد وقطع الجليد التي تخزن المياه المتجمد).

غير أن الاحترار الناجم عن التغذية المرتدة بالجليد يؤثر على كتل الجليد البرية، إذ أن الخسارة الإجمالية لصحيفة الجليد في غرينلاند ستزيد من درجات الحرارة الإقليمية في القطب الشمالي بحوالي 0.5 درجة مئوية (0.90 درجة مئوية) و3 درجات مئوية (5.4 درجة شرقاً)، في حين أن درجة الحرارة الإقليمية في أنتاركتيكا سترتفع بمقدار 1 درجة مئوية (1.8 درجة مئوية) بعد فقدان الغطاء الجليدي الغربي و2 درجة مئوية.

كما أن التغذية المرتدة بالجليد تساهم في ارتفاع مستوى سطح البحر من خلال التوسع الحراري في مياه المحيطات، حيث أن المحيط يستوعب مزيدا من الإشعاع الشمسي بسبب انخفاض الغطاء الجليدي، ودفء المياه، والتوسع، وزيادة حجم المحيطات، ورفع مستويات سطح البحر على الصعيد العالمي، وهذا التوسع الحراري يمثل عنصرا هاما في ارتفاع مستوى سطح البحر الملاحظ والمتوقع.

Effects on Weather Patterns and Mid-Latitude Climate

إن آثار ردود الفعل على الجليدية تتجاوز المناطق القطبية، وتؤثر على أنماط الطقس والظروف المناخية في وسط المناطق التي يعيش فيها معظم سكان العالم، وقد يؤثر الاحترار القطبي السريع الذي يحركه تردد المثلجات على أنماط الطقس في مناطق وسط الطول حيث يعيش معظم الناس.

ويمكن أن تؤثر التغيرات في درجات حرارة المنطقة القطبية الشمالية والغطاء الجليدي في أنماط التداول في الغلاف الجوي في خطوط العرض الدنيا، التي قد تؤثر على نظم الطقس في أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا، وهذا الاتصال عن بعد يمثل أثراً كبيراً، مما يدل على أن التغيرات القطبية ترتبط ارتباطاً جوهرياً بتقلب المناخ العالمي.

إن دفء القطب الشمالي يؤثر على الطقس في الولايات المتحدة، وقد أصبحت حالات التفشي في البرد القطبي الشمالي أضعف مع انخفاض التغطية الجليدية، وقد يؤدي انخفاض درجة الحرارة بين القطب الشمالي وخط العرض المتوسط إلى تغيير سلوك مجرى الطائرات، مما قد يؤدي إلى أنماط جوية أكثر استمراراً وإلى أحداث بالغة الشدة.

كما أن التغيرات في الجليد البحري تؤثر على تبادل الحرارة والرطوبة بين المحيط والغلاف الجوي، مما يغير الاستقرار في الغلاف الجوي وتكوين السحابة، وهذه التفاعلات تستحدث حلقات إضافية للتغذية المرتدة، يمكن أن يزيد بعضها من تفاقم الاحترار (مثلاً التغيرات في الغطاء السحابي)، في حين قد تكون للآخرين آثار مخففة.

الآثار على النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي والحياة البحرية

إن التغذية المرتدة من الطحالب الجليدية وما ينجم عنها من تغيرات في الغطاء الجليدي لها عواقب عميقة على النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي والأنواع التي تعتمد على الجليد البحري للبقاء، كما أن الجليد البحري يشكل عنصرا رئيسيا من عناصر النظم الإيكولوجية القطبية لأن النباتات والحيوانات على جميع مستويات سلسلة الأغذية تعيش في الجليد البحري أو حوله.

إن نظام الفضاء القطبي الجنوبي مؤشر أساسي على قوة دورة التغذية المرتدة بالجليد في أي موسم صيفي معين من موسم الذوبان، وبما أن الغطاء الجليدي للبحار أكثر إشراقا، فإن الإشعاع الشمسي القادم يستوعبه سطح المحيط المظلم، ويذيب بدوره الجليد البحري أكثر دفئا، كما أن النظم الإيكولوجية البحرية تتأثر أيضا بالنظم الإيكولوجية البحرية التي تؤثر على توقيت دورات الإنتاج الأولية وتطويرها، وكذلك الموئل المتاح.

ويؤثر فقدان موائل الجليد البحري على أنواع تتراوح بين الطحالب الميكروسكوبة والطحالب المكشوفة مثل الدببة القطبية، وتواجه الأنواع التي تعتمد على الجليد تتقلص الموائل، والشبكات الغذائية المتغيرة، وزيادة المنافسة، وقد يؤدي توقيت الأحداث البيولوجية - مثل بلونات الفولطون، واستنساخ الزوابلكلتون، وتحول هجرة الأسماك - في الاستجابة إلى تغير الظروف الجليدية ودرجات حرارة المحيطات، إلى حدوث أخطاء في المعالم سابقة.

كما أن التغيرات في انتقال النور من خلال الجليد الأرق وزيادة المياه المفتوحة تؤثر أيضا على الإنتاجية الأولية في مياه المنطقة القطبية الشمالية، وفي حين أن بعض المناطق قد تشهد زيادة في الإنتاجية بسبب زيادة توافر الضوء، فإن التأثيرات العامة للنظم الإيكولوجية معقدة وليست إيجابية بشكل موحد، مع احتمال حدوث انقطاع في الهياكل الأساسية للأغذية وعلاقات الأنواع.

دور جسيمات الإضاءة

ويمكن تعزيز التغذية المرتدة من الآلات الجليدية من خلال وجود جسيمات مسببة للضوء مودعة على سطح الثلج والجليد، ويمكن تعزيز أثر ترددات الأليض الجليدي بوجود جسيمات تُسرب الضوء، وتُودع الجسيمات المحمولة جوا على سطح الثلج والجليد مما يؤدي إلى حدوث تأثير مظلم، مع ارتفاع تركيز الجسيمات التي تسبب انخفاضا أكبر في الألبدو.

كما زاد عدد ونطاق حرائق الغابات المزروعة، وزاد من كمية السووت في الغلاف الجوي وتناقص ألبودو الأرض، والكربون الأسود من الانبعاثات الصناعية، وحرق الكتلة الحيوية، والنيران البرية يمكن أن تسود الجليد والجليد، وتخفض من انعكاساتها وتتسارع الذوبان.

ويخلق هذا التفاعل بين التلوث والرد المرتدة على الجليد تأثير بشري إضافي على المناخ القطبي الذي يتجاوز انبعاثات غازات الدفيئة، بل إن كميات صغيرة من الجسيمات المظلمة يمكن أن تقلل كثيرا من الثلج والألبية الجليدية، ولا سيما خلال موسم الذوبان الذي تتركز فيه الجسيمات على السطح كبلود ثلجية، وهذا التأثير يمثل طريقة أخرى تضخ فيها الأنشطة البشرية آلية التغذية المرتدة بالجليد.

التوقعات المستقبلية ونقاط التنقّل

واستمر مشروع نماذج المناخ في تكثيف التغذية المرتدة من الطحالب الجليدية مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، مع ما قد يترتب على ذلك من عواقب وخيمة على المناطق القطبية والنظام المناخي العالمي، وسيزداد أثر التغذية المرتدة من البقع الجليدية على درجة الحرارة في المستقبل، حيث يتوقع أن يصبح الانخفاض الجليدي في بحر القطب الشمالي أكثر وضوحا، مع احتمال حدوث فقدان شبه كامل للغطاء الجليدي البحري (يقل عن مليون كيلومتر مربع) في نهاية صيف القطب الشمالي في أيلول/سبتمبر على الأقل.

وقدرت ورقة في عام 2018 أن أيلول/سبتمبر الخالية من الجليد سوف يحدث مرة كل 40 عاما تحت درجة حرارة 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة مئوية)، ولكن مرة واحدة في كل 8 سنوات تحت درجة حرارة 2 مئوية (3.6 درجة مئوية) ومرة واحدة في كل 1.5 سنة تحت 3 درجات مئوية (5.4 درجة مئوية) وتبين هذه الإسقاطات كيف تزداد تواتر الظروف الخالية من الجليد زيادة كبيرة مع الاحترار الإضافي.

وقد يمثل شتاء المنطقة الخالية من الجليد نقطة اندفاع لا رجعة فيها، ومن المرجح أن يحدث ذلك عند حوالي ٦,٣ درجة مئوية )١١,٣ درجة مئوية( من الدرجة الأولى، على الرغم من أنه يمكن أن يحدث في وقت مبكر يصل إلى ٤,٥ درجة مئوية )٨,١ درجة مئوية( أو في وقت متأخر إلى ٧,٨ درجة مئوية )٥١,٧ درجة مئوية( من الألف(.

وفيما يتعلق الآن، فإن الشتاء خال من الجليد سيكون له أثر دفء عالمي قدره 0.6 درجة مئوية (1.1 درجة مئوية) مع الاحترار الإقليمي بين 0.6 درجة مئوية (1.1 درجة مئوية) و1.2 درجة مئوية (2.2 درجة مئوية) وتؤثر هذه التغيرات المأساوية بصورة أساسية على بيئة القطب الشمالي وتؤثر على نحو مكثف في جميع أنحاء النظام المناخي العالمي.

التحديات في مجال النماذج والتنبؤ

وعلى الرغم من التقدم الكبير في علوم المناخ، فإن وضع نماذج دقيقة لتغذية المعلومات المرتدة عن طريق الجليود والتنبؤ بتطوره في المستقبل لا يزال أمراً صعباً، فالتحليل الأكاديمي لا يكتفي بمجرد وجوده بل ويُستدل من قوته المتفاوتة، وخصائصه غير الخطية، والتفاعلات مع التعليقات الأخرى، وأوجه عدم اليقين الكبيرة التي لا تزال مرتبطة بتقديره الدقيق في السيناريوهات المناخية المقبلة.

قوة التغذية المرتدة بالجليد ليست ثابتة ولا موحدة عالمياً، فكثافة هذه الارتداد تتفاوت جغرافياً وموسوياً وسنوياً، وهذا التقلب يعقّد الجهود الرامية إلى وضع تغييرات في المستقبل وفهم دور التغذية المرتدة في نظام المناخ.

ولا يزال ربط اللبدو الملاحظ يتحول بصورة نهائية وكمية إلى زيادة دقيقة في درجة الحرارة على نطاق عالمي يشكل تحدياً بسبب التأثيرات الصارخة للتغذية الأخرى على المناخ والتفاعلات المعقدة بين التغيرات القطبية الإقليمية والتداول العالمي، ويصعب فصل الطبيعة المترابطة للعمليات المناخية عن المساهمة المحددة للرد على ردود فعل المثليين من عوامل أخرى.

وتنشأ أوجه عدم اليقين في التوقعات المستقبلية من مصادر متعددة، بما في ذلك عدم فهم المعلومات السحابية المرتدة، والاختلافات في النقل الحري للمحيطات، وسلوك صحائف الجليد، وإمكانية حدوث تغييرات مفاجئة في الغطاء الجليدي، ويتطلب تحسين هذه الإسقاطات استمرار الملاحظات، وتعزيز قدرات النماذج، وتحسين فهم التفاعلات المعقدة داخل النظام المناخي.

Implications for Climate Policy and Mitigation

إن فهم التغذية المرتدة من الجليد إلى حد كبير له آثار هامة على سياسات المناخ واستراتيجيات التخفيف من آثاره، فالاحترار اليوم يُعزى أساساً إلى انبعاثات غازات الدفيئة التي يتسبب فيها الإنسان وليس إلى تغيرات مدارية، ولا تزال آليات التغذية متماثلة، ولكن الإجبار الأولي أقوى بكثير ويحدث بسرعة أكبر بكثير من خلال التحولات المناخية الطبيعية.

وتكفي التغذية المرتدة من الجليد إلى المقياس من الاحترار الناجم عن انبعاثات غازات الدفيئة، مما يعني أن لكل طن من ثاني أكسيد الكربون التي انبعثت أثراً أكبر في نهاية المطاف على درجة الحرارة العالمية مما كان عليه في غياب هذه التغذية المرتدة، وهذا التكاثر يؤكد أهمية تخفيضات الانبعاثات العدوانية للحد من الاحترار في المستقبل وما يرتبط بذلك من تكثيف عمليات التغذية.

ووفقاً لما ذكره هانسن، فإن انبعاثات غازات الدفيئة تُبقي الأرض قريبة من تغير المناخ المأساوي الذي يمكن أن يُنفد عن السيطرة، مع وجود أخطار كبيرة على جميع الحياة على الأرض، وتبرز إمكانية وجود آليات للتغذية المرتدة مثل تأثير الجليود على البيوت من أجل دفع الاحترار بالطرق المائية الحاجة الملحة إلى العمل المتعلق بالمناخ.

واقترح بعض الباحثين اتباع نهج هندسية في مواجهة ردود الفعل على الجليد، مثل زيادة انعكاسات الجليد والثلوج بصورة مصطنعة أو الحد من كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى الأرض، غير أن هذه النُهج تنطوي على مخاطر كبيرة وحالات عدم يقين، ويؤكد معظم علماء المناخ أن الحد من انبعاثات غازات الدفيئة لا يزال أهم استراتيجية وأكثر فعالية للتصدي لتغير المناخ.

نظم الرصد والمراقبة

الرصد الدقيق للغطاء الجليدي، واللبدو والمتغيرات ذات الصلة أمر أساسي لفهم التغذية المرتدة من الجليد وتتبع تطورها، حتى التغيرات الصغيرة في الغلاف الجوي والمحيطات يمكن أن تغير بشكل كبير الدورة السنوية للثلج البحري ونموه، مما يعني أن تغيرات الجليد البحري تمثل التغيرات التراكمية التي تحدث في المحيط والغلاف الجوي، لذا، كما أن هناك عنصراً هاماً في نظام المناخ، يمكن اعتبار الجليد البحري مقياساً أو

وقد أحدثت عمليات المراقبة الساتلية ثورة في قدرتنا على رصد المناطق القطبية، وتوفير بيانات مستمرة وشاملة عن مدى الجليد، والتركيز، والسماكة، والخصائص السطحية، إذ تقيس أجهزة الاستشعار المتعددة السواتل جوانب مختلفة من نظام الغلاف الجوي الجليدي - المحيطي، من الصور المرئية والأشعة تحت الحمراء إلى قياسات الموجات الدقيقة والرادار التي يمكن أن تخترق السحاب وتعمل أثناء ظلام القطب.

وتكمل عمليات الرصد الميداني البيانات الساتلية، وتوفر قياسات تفصيلية لممتلكات الجليد، وظروف المحيطات، والعمليات الجوية، وتسهم محطات البحوث، ومخيمات الجليد، والبويارات المستقلة، وحملات الطائرات في فهمنا لتغذية الارتداد بالجليد والعمليات المعقدة التي تعمل في المناطق القطبية، ويوفر التكامل بين نظم المراقبة المتنوعة هذه صورة شاملة للتغييرات الجارية ويساعد على التحقق من نماذج المناخ وتحسينها.

الآثار الاجتماعية والاقتصادية والثقافية

وللتغييرات التي تُحدثها التغذية المرتدة بالجليد آثار عميقة على المجتمعات المحلية في المنطقة القطبية الشمالية، ولا سيما الشعوب الأصلية التي تعيش في انسجام مع الجليد في آلاف السنين، وقد أدى الغطاء الجليدي البحري منذ وقت طويل دورا عمليا وثقافيا في مجتمعات الشعوب الأصلية في الشمال، وتؤثر التغيرات في ظروف الجليد على ممارسات الصيد التقليدية، وطرق السفر، والأمن الغذائي، والاستمرارية الثقافية.

ومن الناحية التاريخية، فإن وجود أنشطة وطنية وشركية محدودة في منطقة القطب الشمالي، ولكن انخفاض الجليد البحري يتيح زيادة حركة المرور البحري ويقود إلى إعادة تقييم استخراج الموارد، ويخلق فتح المياه في القطب الشمالي فرصا جديدة للشحن وصيد الأسماك وتنمية الموارد، ولكنه يثير أيضا شواغل بشأن حماية البيئة والسيادة وحقوق الشعوب الأصلية.

ويتزايد ضرورة التكيف، كما أن معارف الشعوب الأصلية وبرامج البحوث التي تقودها المجتمعات المحلية ضرورية لفهم التغيرات السريعة في القطب الشمالي والتصدي لها، إذ إن إدماج المعارف التقليدية في الفهم العلمي يوفر صورة أكمل لتغير القطب الشمالي ويساعد على وضع استراتيجيات ملائمة للتكيف.

النتائج الرئيسية للتغذية على الجليد - ألبيدو

إن التغذية المرتدة من الطحالب الجليدية تدفع سلسلة من النتائج المترابطة التي تمتد من النطاق المحلي إلى النطاق العالمي:

• Accelerated ice melt:] The self-reinforcing nature of the feedback causes ice loss to proceed faster than would occur from greenhouse gas warming alone
• مستوى سطح البحر: ] Through effects on land-based ice and thermal expansion of ocean water, contributing to coastal flooding and erosion worldwide worldwide
• Altered weather patterns:] Changes in Arctic temperatures and ice cover influence atmospheric circulation, potentially affecting weather in mid-latitude regions
• Changes in ocean circulation:] Modified heat distribution and salinity patterns that can affect global ocean circulation systems
• Ecosystem disruption:] Impacts on Arctic species and food webs, from microscopic organisms to apex predators
• Permafrost thaw:] Warming that triggers release of greenhouse gases from previously frozen soils, creating additional positive feedbacks
• زيادة الوصول البحري: ] Opening of shipping routes and resource extraction opportunities in previously ice-covered waters
• threats to Indigenous communities:] Disruption of traditional practices, food security, and cultural continuity

الطريق: أولويات البحوث والعمل

وتتطلب معالجة التحديات التي تطرحها ردود الفعل على الجليدية مواصلة البحث، وتحسين الرصد، واتخاذ إجراءات حاسمة في مجال المناخ، وتشمل المجالات ذات الأولوية للبحوث في المستقبل تحسين فهم التفاعلات بين ردود الفعل على الجليد وغيرها من العمليات المناخية، وتحسين تمثيل آليات التغذية المرتدة في نماذج المناخ، وتعزيز التنبؤ بالأوضاع الجليدية في المستقبل وآثارها.

ولا يزال الحد من انبعاثات غازات الدفيئة هو أكثر الاستراتيجيات فعالية للحد من تكثيف التغذية المرتدة من الجليد إلى البيوت وتجنب أشد النتائج المترتبة على تغير المناخ القطبي، فالتعاون الدولي والابتكار التكنولوجي والتحول المجتمعي كلها ضرورية لتحقيق تخفيضات الانبعاثات اللازمة لتحقيق استقرار النظام المناخي.

إن التغذية المرتدة من الجليد تمثل تذكيرا قويا بالطبيعة المترابطة لنظام المناخ الأرضي وإمكانات الأنشطة البشرية لإحداث تغييرات في تعزيز الذات ذاتي ذات نتائج بعيدة المدى، فهم هذه الآلية أمر أساسي لفهم تغير المناخ الحالي، وتوقع الظروف في المستقبل، ووضع استجابات فعالة لأحد أكثر التحديات إلحاحا التي تواجه البشرية.

For more information on polar climate change and related topics, visit the NOA Arctic Program, the National Snow and Ice Data Center, the Intergovernmental Panel on Climate Change