وتشمل التقلبات الطبيعية في المناخ التقلبات المتأصلة في نظام المناخ الأرضي الذي ينشأ عن العمليات الطبيعية، والتي تكون مستقلة تماما عن الأعمال البشرية، وتمتد هذه التغيرات إلى مجموعة واسعة من الوقت، تتراوح بين التحولات الموسمية التي تحدث في مدارات طبيعية وبين التغيرات التي تحدث على مدى آلاف السنين، وتتحول إلى تغيرات معقدة بين الديناميات الداخلية داخل النظام المناخي، مثل التفاعل بين المحيط والغلاف الجوي، والخارجي.

Distinguishing Natural Climate Variability from Anthropogenic Climate Change

ومن التحديات الأساسية في مجال علوم المناخ التمييز بين تقلبات المناخ الطبيعي وتغير المناخ البشري المنشأ (السبب البشري) والتغير الطبيعي الناجم عن ظواهر معروفة مثل ظاهرة النينيو - ال ثاني أكسيد الكربون في الأجل الجنوبي، والثورات البركانية التي تُطلق من الهباء الجوي والتي تبرد مؤقتاً، وتقلبات النشاط الشمسي، وتتسبب هذه الأحداث في حدوث آثار حرارة مؤقتة أو تبريدية تعود في معظمها على عقود.

ويخلص تقرير التقييم السادس [(FLT:0)] الصادر عن الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ() إلى أن ارتفاع درجة الحرارة العالمية السريع الذي لوحظ منذ منتصف القرن العشرين هو في الغالب نتيجة للأنشطة البشرية، غير أن التباين الطبيعي لا يزال يؤدي دورا حاسما في تغيير الاتجاهات المناخية القصيرة الأجل، وعلى سبيل المثال، فإن وجود حدث قوي في النينيو يمكن أن يؤدي إلى زيادة حرارة العالم بصورة مؤقتة نتيجة لتشكيل درجة حرارة عالمية.

سائقو السيارات الرئيسية في تغير المناخ الطبيعي

وينشأ تغير المناخ الطبيعي من ديناميات النظام المناخي الداخلي ومن الإجبارات الخارجية على حد سواء، ويشمل التقلب الداخلي التفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات والغلاف الجليدي والغلاف الحيوي، بينما تأتي الإكراهات الخارجية من التغيرات في الطاقة الشمسية والنشاط البركاني والبارامترات المدارية، ونستكشف فيما يلي أكثر العوامل تأثيرا.

التغير الشمسي

إن الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة في الأرض، ولكن ناتجها ليس ثابتا بمرور الوقت، إذ أن تقلبات الإشعاع الشمسي تتسارع بالدرجة الأولى خلال دورة الشوابي التي تناهز 11 عاما، والتي تنجم عن تغيرات في نشاط بقع الشمس، وفي فترة ماكسيما الشمسية، عندما تكون البقع الشمسية وفرة، يمكن أن يزداد الإشعاع الشمسي بنسبة 0.1 في المائة، مما يدفأ سطح الأرض بشكل طفيف، وفي حين أن هذا التغير قد يبدو صغيرا، فإنه قد يكون له آثار قابلة للقياس.

تاريخيا، تزامنت فترات طويلة من النشاط الشمسي المنخفض، مثل الحد الأدنى للثدي (1645-1715)، مع درجات حرارة عالمية أكثر برودة، مما أسهم في حدوث حلقات مثل العصر الجليدي الصغير، غير أن البحوث الجارية تشير إلى أن التباينات في الناتج الشمسي وحده لا يمكن أن تشكل الاحترار السريع الذي لوحظ على مدى القرن الماضي.

الإرتفاعات البركانية

إن الانفجارات البركانية هي أحداث طبيعية قوية يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على المناخ بضخ كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت وجزئات الرماد في الغلاف الجوي، إذ إن ثاني أكسيد الكربون يتفاعل على شكل هوباء الكبريت الذي يعكس الإشعاع الشمسي القادم، مما يؤدي إلى التبريد السطحي الذي يمتد عادة من سنة إلى ثلاث سنوات، كما أن ثورة عام 1991 التي تقارب درجة حرارة جبل بينتوبو في الفلبين هي مثال بارز.

ويمكن أن تؤدي " عمليات التهدئة " الأكثر ندرة وكارثة إلى إحداث تهدئة طويلة الأمد تستمر عقوداً أو أكثر، وبالتالي فإن الإكراه البركاني يشكل اضطراباً طبيعياً يساعد العلماء على فهم حساسية النظام المناخي وردوده، ويمكن لهذه الأحداث أن تخفي مؤقتاً اتجاه الاحترار الذي يُعزى إلى غازات الدفيئة، مما يؤدي إلى تعقيد التحليلات المناخية القصيرة الأجل.

التفاعلات بين المحيطات والغلاف الجوي: المنظمة الدولية للتوحيد القياسي، شعبة مراقبة السلوك، المنظمة البحرية الدولية

وتخزن المحيطات كميات كبيرة من الحرارة والكربون، مما يجعل التفاعل بين المحيطات والغلاف الجوي مصدرا رئيسيا لتقلب المناخ الطبيعي، كما أن ظاهرة النينيو - التذبذب الجنوبي هي أكثر الظواهر انتشارا، التي تتسم بالاحترار الدوري )النينيو( والتبريد )لا نينيا( في المحيط المداري الأوسط والشرقي والمحيط الهادئ، وتؤثر أحداث المنظمة تأثيرا عميقا على أنماط الطقس العالمية، مما يؤثر على درجات الحرارة في العالم.

وفي فترات زمنية أطول، يمكن أن تؤدي فترتان أخريان من التذبذب المحيطي - هما تضخم المحيط الهادئ الديموائي، وتواتر الجفاف في منطقة المحيط الأطلسي المتعددة الديكاسل، ودرجة حرارة المحيط في أمريكا الشمالية على مدى عقود، وتؤثر المادة المسببة للاضطرابات المناخية في مناطق شمال المحيط الهادئ والمناطق المتاخمة لها، مما يؤثر على مصائد الأسماك وتواتر الجفاف وخطر إطلاق النار في المنطقة.

الآليات الداخلية لتغذية المناخ

ويزداد التباين الطبيعي بفعل عمليات التغذية المرتدة داخل نظام المناخ التي يمكن أن تضخ (التغذية الافتراضية) أو تخفف من حدة المناخ (التغذية الرجعية السلبية) والمثال الكلاسيكي على ذلك هو التغذية المرتدة من الجليد إلى البطن: فمع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، فإن ثلج الازدحام يكشف عن أسطح أراض مظلمة أو محيطية تستوعب مزيدا من الإشعاع الشمسي، وعلى العكس من ذلك، فإن زيادة الغطاء السحابي يمكن أن تعكس ضوء الشمس وتبدد السطح.

كما أن تغيرات الغطاء النباتي تساهم في التغذية المرتدة من خلال تغيير التقلب السطحي، ومعدلات التبخر، وتخزين الكربون، ويعني التعقيد المتأصل لهذه التعليقات وطابعها اللامعي أن نظام المناخ يُظهر بطبيعة الحال تفاوتاً حتى في غياب الإكراه الخارجي، مما يضيف إلى التحدي المتمثل في تفسير التغيرات المناخية الملحوظة.

Timescales of Natural Climate Variability

ويمر تغير المناخ الطبيعي عبر مجموعة واسعة من الأطر الزمنية، تتميز كل منها بآليات وتأثيرات متميزة على البيئة والمجتمع، ويعتبر فهم هذه الجداول الزمنية أمراً أساسياً لوضع تغير المناخ الأخير في سياق وتحسين القدرات التنبؤية.

  • ] Interannual (1-10 years):] dominated by phenomena such as ENSO, volcanic eruptions, and seasonal weather oscillations. These short-term volatile strongly influence agricultural productivity, water resources, and disaster risk worldwide.
  • Decadal (10-30 years):] Characterized by oscillations like the PDO and AMO, which modulate temperature, precipitation, and storm patterns over extended periods and large geographical areas.
  • Centennial to Millennial (100-1,000 years):] Driven by combinations of solar variability, volcanic activity clusters, and slow ocean circulation changes. Notable examples include the Medieval Warm Period (~950-1250 CE) and the Little Ice Age (~1300-1850 CE), which ecosystems shaped historical human societies.
  • ]Orbital Timescales (10,000-100,000 years): Milankovitch cycles-variations in Earth’s around eccentricity, axial tilt, and precession-control the timing of ice ages and interglacial periods and these slow cycles underpin the planet’s major glacial butinterglacial

وتكشف عمليات إعادة البناء الحديثة الشحيحة باستخدام نواة الجليد، وخواتم الأشجار، وطبقات الرواسب، والسجلات المرجانية أن الوتيرة الحالية للاحترار العالمي لم يسبق لها مثيل في السنوات الألف الماضية على الأقل، وهو ما يتجاوز كثيرا نطاق التباين الطبيعي الذي لوحظ خلال تلك الفترة، مما يؤكد التأثير المهيمن لانبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ في قيادة تغير المناخ المعاصر.

Long-Term Effects of Natural Climate Variability on Ecosystems and Human Societies

وعلى امتداد تاريخ الأرض، كان لتقلب المناخ الطبيعي تأثير عميق على النظم الإيكولوجية والتنوع البيولوجي والحضارة البشرية، وهذه التقلبات السابقة توفر أفكارا قيمة عن الاستجابات المحتملة وأوجه الضعف التي تواجه المجتمعات في ظل الظروف المناخية الحالية والمقبلة.

Environmentaldiversity Shifts and Species Migration

وقد أعادت التغيرات المناخية الطبيعية الطويلة الأجل مراراً تشكيل أنماط توزيع الأنواع والتنوع البيولوجي، وخلال الفترات الفاصلة بين المناطق، اتسعت الغابات لتشمل القطبين وارتفاع مستويات الارتفاع، في حين أجبرت فترات الجليد الباردة الكثير من الأنواع على التطهير من المناطق المنعزلة حيث نجت من كميات صغيرة أفضل، وأدت هذه العملية الدينامية إلى المضاربة والانقراض وإعادة تنظيم النظم الإيكولوجية.

وعلى فترات زمنية أقصر، فإن أحداثا مثل ظاهرة الانسوز تحفز على استجابات إيكولوجية سريعة، فعلى سبيل المثال، تؤدي ظروف النينيو في كثير من الأحيان إلى انخفاض الإنتاجية البحرية، مما يتسبب في حدوث حالات وفاة في الطيور البحرية وانهيار في مصائد الأسماك، وقد تغير النباتات الأرضية أوقات ازدهارها ومعدلات نموها استجابة لأنماط تذبذب الأمطار ودرجات الحرارة، غير أن سرعة تغير المناخ الحديث التي لم يسبق لها مثيل تشكل تحديات خطيرة بالنسبة لقدرات الحفظة أو التكييف أو التكييف.

الزراعة والأمن الغذائي

وقد أثر تغير المناخ التاريخي دائما على الإنتاجية الزراعية والأمن الغذائي، حيث سمحت فترة الحرب في القرون الوسطى بالزراعة في مناطق شمال أوروبا، وهي حاليا شديدة البرودة للزراعة، بينما حقق العصر الجليدي الصغير درجات حرارة أكثر برودة ومواسماً أقصر نمواً أسهمت في المجاعة والاضطرابات الاجتماعية.

واليوم، يؤثر التغير الذي يحدث بين السنوات من قبل المنظمة تأثيرا كبيرا على غلة المحاصيل في جميع أنحاء العالم: فالنينيو كثيرا ما يتسبب في حالات الجفاف في جنوب شرق آسيا وأستراليا، ويجلب فيها الأمطار الغزيرة إلى أجزاء من أمريكا الجنوبية، وتتحدى هذه التقلبات المزارعين الذين يجب أن يكيفوا تواريخ الزراعة، وأصناف المحاصيل، وممارسات الري للتقليل إلى أدنى حد من الخسائر.

الموارد المائية ودورات الهيدرولوجي

ويؤثر تغير المناخ تأثيراً قوياً على أنماط التهطال، وتدفقات الأنهار، وإعادة تغذية المياه الجوفية، مما يؤثر تأثيراً مباشراً على توافر المياه، فعلى سبيل المثال، فإن دورة الجفاف في غرب أمريكا قد عُوّضت من قبل شعبة مكافحة المخدرات: فمرحلة إيجابية تنحو إلى الحد من التهطال في الولايات المتحدة الجنوبية الغربية، وتكثيف ظروف الجفاف، وبالمثل، تؤثر المنظمة البحرية الدولية على تقلبات الأمطار المهددة في منطقة الساحل في أفريقيا، حيث تتحول فترات الزراعة.

ولذلك يجب أن تتضمن الإدارة الفعالة لموارد المياه معرفة بهذه التذبذبات الطبيعية إلى جانب توقعات تغير المناخ البشري، الذي يتوقع أن يزيد من تواتر وشدة الجفاف والفيضانات في العديد من المناطق.

أحداث الطقس القاسية

ويؤثر تغير المناخ الطبيعي تأثيرا كبيرا على تواتر الأحداث الجوية البالغة الشدة وانتشارها، فعلى سبيل المثال، تميل أحداث النينيو إلى زيادة احتمال حدوث سقوط الأمطار والفيضانات في أجزاء من أمريكا الجنوبية مع تعزيز الجفاف في أستراليا وجنوب شرق آسيا، وتزيد أحداث لا نينيا عادة من نشاط الأعاصير الأطلسية، مما يزيد من خطر وقوع عواصف مدمرة في منطقة البحر الكاريبي وجنوب شرق الولايات المتحدة.

ويمكن أن تؤدي ثورات البركان إلى تعطيل الأنماط الموسمية وإلى الحد مؤقتا من نشاط الأعاصير المدارية، وعلى الرغم من أن التقدم في علوم الإسناد يتيح للباحثين ربط بعض الأحداث المتطرفة بتغير المناخ الذي يتسبب فيه الإنسان، فإن التقلب الطبيعي لا يزال يشكل تأثيرا مهيمنا على متطرفات الفترة من العام إلى العام، ومن الأهمية بمكان تحسين التنبؤ الموسمي بهذه التذبذبات في جهود التأهب للكوارث وبناء القدرة على التكيف في جميع أنحاء العالم.

Shifts in Climate Zones Over Millennia

فخلال قرون عديدة حتى آلاف السنين، يمكن أن يؤدي تغير المناخ الطبيعي إلى هجرة مناطق مناخية بأكملها جغرافيا، وخلال الأفيون المناخي للمحرقة (منذ 000 9 إلى 000 5 سنة)، كانت الصحراء منطقة أخضر مكتظة بالبحيرات والأعشاب، تدعم ثقافات بشرية متنوعة، وقد عكست التغيرات التي تحركها المدار في عزل الشمس والتغذية المرتدة تدريجيا هذا التخضير، مما أدى إلى ظهور مشهد صحراوي معترف به.

وفي الوقت الراهن، يؤدي الاحترار البشري إلى دفع مناطق المناخ إلى الارتفاع بمعدلات قد تتجاوز سرعة الهجرة الطبيعية، وتهديد النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية المكيفة مع المناخ المستقر، ويتيح فهم التحولات المناخية السابقة سياقا أساسيا لتوقع التغيرات البيئية في المستقبل وتوجيه استراتيجيات الحفظ والتكيف.

التحديات في مجال الإسناد: فصل التأثيرات الطبيعية والبشرية

ولا يزال إسناد التغيرات المناخية الملحوظة والأحداث المتطرفة المحددة إلى التقلب الطبيعي مقابل الأسباب البشرية مسعى علميا رئيسيا، ويخلق تداخل آثار الارتفاعات الداخلية، والجبر الطبيعي الخارجي، والانبعاثات البشرية المنشأ إشارة معقدة تتطلب تقنيات إحصائية متطورة، ونماذج مناخية، وبيانات مراقبة.

ويستخدم علماء المناخ دراسات الكشف والنسب لتحديد حجم المساهمات النسبية للسائقين الطبيعيين والبشريين، وتطبق هذه الدراسات نماذج مناخية لتحفيز السيناريوهات مع التأثيرات البشرية ودونها، وتقارن النتائج مع الاتجاهات الملحوظة، وفي حين أن التقلبات الطبيعية يمكن أن تفسر التقلبات القصيرة الأجل والأورام الإقليمية، فإن التوافق السائد هو أن الاتجاه العالمي المستمر للاحترار وتزايد تواتر العديد من المتطرفين هو السبب الرئيسي للأنشطة البشرية.

وسيؤدي استمرار التحسينات في رصد المناخ، وإعادة البناء غير المستقر، وحل نموذجي إلى تعزيز قدرتنا على التمييز بين التقلب الطبيعي والتغيرات البشرية، ودعم التنبؤات الأكثر دقة، واتخاذ قرارات مستنيرة في مجال السياسات العامة.

الاستنتاج: أهمية فهم تقلب المناخ الطبيعي

إن التقلبات المناخية الطبيعية سمة أساسية في نظام المناخ في الأرض، ناشئة عن العديد من العمليات الداخلية والجبر الخارجي الذي يعمل على نطاق واسع من الجداول الزمنية، ومن الضروري الاعتراف بهذه التقلبات الطبيعية وفهمها لوضع التغيرات المناخية الأخيرة والمقبلة في السياق، وتحسين النماذج التنبؤية، ووضع استراتيجيات فعالة للتكيف والتخفيف.

وفي حين أن التقلب الطبيعي يمكن أن يخفي أو يعزز بصورة مؤقتة اتجاهات الاحترار التي يتسبب فيها الإنسان، فإنه لا يلغي الأدلة الدامغة على أن انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ تؤدي إلى تغير المناخ غير المسبوق اليوم، ومن خلال تعزيز معارفنا عن العوامل المناخية الطبيعية وآلياتها وآثارها على النظم الإيكولوجية والمجتمعات، يمكننا أن نزيد من انحراف التحديات المعقدة التي يشكلها تغير المناخ وبناء القدرة على التكيف في المستقبل.