تغير مستوى سطح البحر

فالمستويات البحرية ليست ثابتة، فهي تتحول باستمرار استجابة لتفاعل معقد بين القوى المادية، من سحب القمر الجاذبية إلى درجة حرارة المحيط العميق، وفي حين أن الكثير من الاهتمام العام يركز على الارتفاع الطويل الأجل المرتبط بتغير المناخ، فإن التباينات اليومية والسنوات من السنة إلى أخرى في مستوى البحر تُحرك إلى حد كبير بفعل تيارات المحيطات وأنماط المناخ، ففهم هذه القوى الدينامية أمر أساسي للتنبؤ بالآثار الإقليمية في المستقبل، وتصميم الهياكل الأساسية.

ويقاس مستوى سطح البحر بطريقتين رئيسيتين: مستوى البحر المطلق، الذي يقيس ارتفاع سطح المحيط مقارنة بوسط الأرض، ومستوى البحر النسبي، الذي يقيس ارتفاع سطح المحيط مقارنة بالأرض، ويتأثر القياسان بالتيارات والمناخ، ولكن مستوى البحر النسبي مهم بوجه خاص للمجتمعات الساحلية لأنه يحدد خط المياه الفعلي على طول الشواطئ.

The Physics of Sea Level: Thermal Expansion and Mass Addition

وقبل استكشاف دور التيار والأنماط المناخية، من المفيد فهم الآليتين الأساسيتين اللتين تغيران مستوى سطح البحر، الأول هو التوسع الحراري: حيث يدفأ الماء البحري، يتوسع ويزيد حجمه ويرفع من مستوى سطح البحر، والثاني هو إضافة جماعية: عندما تدخل المياه من الجليد، أو أوراق الجليد، أو التخزين البرية، المحيط، فإن مجموع كميات مياه المحيطات تزداد، مما يزيد من مستوى سطح البحر.

ويستجيب التوسع الحراري بسرعة للتغيرات في درجة حرارة المحيطات التي تتأثر بالتيارات التي تنقل الحرارة حول الكوكب، وفي الوقت نفسه، تتوقف الإضافات الجماعية على التوازن الجماعي لصحائف الجليد والمعالم الجليدية، الذي يحكمه المناخ على مدى فترات زمنية أطول، وتؤدي تيارات المحيطات دورا حاسما في كلا الآليتين بإعادة توزيع الحرارة والتأثير على درجات الحرارة الإقليمية.

المحيطات: حزام القنّب للهواء والمياه

تيار المحيط هو تحركات واسعة النطاق للمياه التي تدور عبر محيطات العالم، وهي محركها الرياح، وتناوب الأرض، والفروق في كثافة المياه (التداول عبر الحدود)، وشكل أحواض المحيطات، وتنقل هذه التيار كميات هائلة من الحرارة والمياه من منطقة إلى أخرى، مما يخلق تغيرات إقليمية في مستوى البحر يصل إلى عدة أقدام.

How Currents Create Sea Level Gradients

والعلاقة بين التيارات وسطح البحر مباشرة وقابلة للقياس، ففي نصف الكرة الشمالي، يتحول أثر كوريوليس إلى المياه إلى الحق في اتجاه الحركة، ويتسبب هذا التشفير في ارتفاع المياه إلى الجانب الأيمن من التيار، مما يؤدي إلى ظهور منحدر في سطح البحر، وعلى سبيل المثال، فإن خط الترميز في الخليج الذي يتدفق شمالاً على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة، يُدفع الماء إلى مستوى قاري.

وتنتج تيارات الحرب عموما مستويات أعلى من سطح البحر لأن المياه الدافئة أقل كثافة وتشغل كميات أكبر، وترتبط التيارات الباردة، على العكس، بمستويات بحرية أدنى، ويأتي تيار كوروشيو في غرب المحيط الهادئ مثالا آخر حيث تخلق المياه الدافئة ارتفاعا ملحوظا في مستوى البحر، بينما يمكن أن يسهم تيار كاليفورنيا، الذي يتدفق جنوبا على طول الساحل الغربي للولايات المتحدة، في انخفاض نسبي في مستويات البحر في تلك المنطقة.

دور تيار الحدود الغربية

تيارات الحدود الغربية مثل الخليج وكوروشيو واغولها و التيارات البرازيل هي سريعة وضيقة وعميقة التي تنقل القطب المائي الدافئ، وهي من أقوى التيارات في المحيط، ولديها تأثير كبير على مستوى البحر بشكل غير متناسب، حيث أن هذه التيارات تعزز أو تتغير، فإنها يمكن أن تغير مستويات البحر الساحلية بعشرات من نقاط القوة الشمالية.

دائرة حرارة السفن وآثار المحيط العميق

فبعد التيار السطحي، فإن تداول حراري عالمي - الذي يوصف في كثير من الأحيان بأنه حزام النقل العالمي للمحيطات - يحرك كتل المياه العميقة عبر أحواض المحيط، وهذا التداول يحركه اختلافات في درجة الحرارة والملوحة، مما يؤثر على كثافة المياه، وقد تؤدي التغيرات في تكوين المياه العميقة، مثل تلك التي تؤثر على الجليد في شمال الأطلسي، إلى إبطاء أو تغيير هذا التداول، مما يؤدي إلى تغيرات كبيرة في مستوى سطح البحر.

Climate Patterns and their Short-Term Influence on Sea Level

وفي حين أن تيارات المحيطات تخلق مستويات ثابتة من درجات سطح البحر الإقليمي، فإن أنماط المناخ تُحدث تقلباً في المواسم إلى النطاقات الزمنية لإبطال مفعول المكائد، وهذه الأنماط، التي تنطوي على تفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات، يمكن أن ترتفع أو تنخفض مستويات البحر في مناطق محددة عن طريق إعادة توزيع الحرارة والمياه.

El Niño-Southern Oscillation (ENSO)

إن ظاهرة النينيو - الجنوب هي أكثر النمط المناخ شهرة التي تؤثر على مستويات البحر العالمي، وفي أثناء حدث النينيو، تضعف الرياح التجارية في المحيط الهادئ المداري، مما يتيح انتقال المياه الدافئة شرقا إلى ساحل أمريكا الجنوبية، ويتسبب إعادة توزيع المياه الدافئ في ارتفاع مستوى سطح البحر في شرق المحيط الهادئ (حتى 30 سنتيمترا في بعض المناطق) ويقع في غرب المحيط الهادئ.

كما أن دورة الشبكة تؤثر على مستوى البحر المتوسط على الصعيد العالمي بطريقة أصغر ولكنها قابلة للقياس، ففي أثناء سنوات النينيو، تسقط الأمطار أكثر على المحيط بدلا من أن تهبط على الأرض، مما يسهم مؤقتا في ارتفاع طفيف في مستوى البحر العالمي، بينما تشهد سنوات لا نينيا انخفاضا طفيفا، وهذا التأثير على عدد قليل من المليمترات، ولكنه يوضح كيف تُعدل أنماط المناخ دورة المياه العالمية.

Pacific Decadal Oscillation (PDO) and North Atlantic Oscillation (NAO)

كما أن أنماط المناخ الأطول أجلا مثل تذبذب منطقة المحيط الهادئ وشمال المحيط الأطلسي تؤثر أيضا على مستويات البحر، ويمكن أن يؤدي هذا النظام، الذي يتحول بين المراحل الدافئة والرائعة على مدى 20-30 سنة، إلى تغيير قوة ومركز تيار كوروشيو وغيره من تيارات المحيط الهادئ، مما يؤدي إلى تغيرات في مستوى البحر المتعدد الوسائط على طول ساحل أمريكا الشمالية وآسيا.

التغير على مستوى البحر الإقليمي: نظرة أقرب

فالتفاعل بين أنماط المناخ وتيار المحيطات يخلق مستوى بحري إقليميا متميزا هو " البؤر " ، فعلى سبيل المثال، شهدت غرب المحيط الهادئ بعض أعلى معدلات ارتفاع مستوى سطح البحر في العقود الأخيرة، مدفوعا جزئيا بتعزيز الرياح التجارية في مرحلة معينة من مراحل حركة التحرير الفلسطينية ومنظمة الصحة العالمية، وعلى النقيض من ذلك، شهدت أجزاء من شرق المحيط الهادئ معدلات ارتفاع أبطأ نسبيا.

وتؤكد هذه الاختلافات الإقليمية أهمية فهم الديناميات المحلية، إذ يمكن أن يترجم ارتفاع مستوى سطح البحر في العالم بمقدار بضعة مليمترات في السنة إلى واقع محلي مختلف جداً تبعاً لتأثيرات التيارات والأنماط المناخية.

Long-Term Climate Change and the Acceleration of Sea Level Rise

والافتراضات الرئيسية بشأن التباين الناجم عن التيار والأنماط المناخية هي الاتجاه الطويل الأجل لارتفاع مستوى سطح البحر العالمي الذي يحركه تغير المناخ بفعل الإنسان، ومنذ أوائل القرن العشرين، ارتفع مستوى سطح البحر العالمي بنحو 21-24 سنتيمترا (8-9 بوصة)، مع ارتفاع معدل الارتفاع في العقود الأخيرة، والقوى المحركة الرئيسية هي التوسع الحراري وهبوط الجليديات ورفوف الجليد، التي تتضاعف درجات الحرارة العالمية.

Ice Sheet Dynamics and Current Interactions

إن صحائف الجليد في غرينلاند وفي أنتاركتيكا تحتوي على ما يكفي من المياه المجمدة لرفع مستوى البحر العالمي بعشرات مترات، وفي حين أن طولها الكامل سيستغرق قرونا، فإن مساهمتها في ارتفاع مستوى سطح البحر كبيرة ومتسارعة، وتؤدي تيارات المحيطات دورا حاسما في هذه العملية بنقل المياه الدافئــة إلى هوامش الجليد، ففي غربيــا، على سبيل المثال، يمكن أن يتدفق المياه العميقة الداجنــة إلى الجرف القاري وتحت أفق الجليد.

التوسع الحراري: محيط مشتعل

وقد امتصت المحيطات أكثر من 90 في المائة من الحرارة الزائدة التي حُصرت نتيجة لذلك، فقد دفئت المحيطات بشكل كبير، مما أدى إلى توسع حراري يسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي بنسبة الثلث إلى النصف تقريباً، مما يؤدي إلى توزع هذه الحرارة بشكل غير متساو، مما يعني أن بعض المناطق تشهد توسعاً حرارياً أكبر من غيرها، وعلى سبيل المثال، فإن الطاقة دون المدارية قد احترقت بسرعة خاصة في العقود الأخيرة، مما أسهم في ارتفاع في ارتفاع مستوى سطح البحر.

التعجيل بالبؤر الساخنة الإقليمية

ونظرا لأن تيارات المحيطات والأنماط المناخية تقلل من توزيع الحرارة والمياه، لا يتوقع أن يؤدي تغير المناخ إلى زيادة مستويات سطح البحر بشكل موحد، إذ ستشهد بعض المناطق معدلات ارتفاع أعلى بكثير من المتوسط العالمي، بينما قد تشهد مناطق أخرى معدلات أقل أو حتى سلبية، وكثيرا ما تكون هذه المناطق الإقليمية " البؤر " التي تتحول فيها النظم الحالية أو حيث تضخ أنماط المناخ اتجاها نحو تضاؤل إمدادات المياه العذبة في هذه المناطق.

مستوى سطح البحر: الأدوات والتقنيات

ويتطلب قياس التغيرات في مستوى سطح البحر والتنبؤ بها بدقة مزيجا من عمليات الرصد الساتلية وقياسات المد والعارضات ونماذج المحيطات، وتأجير السواتل، بدءا من بعثة توبكس/بوسيدون في عام ١٩٩٢، ومواصلة سلسلة جيسون وسينتيل - ٦ مايكل فريليتش، يوفر تغطية عالمية للطول السطحي البحري بدقة أفضل من بضع سنتيمترات، ويتيح هذا العلماء تتبع التغيرات في معدلات التوسع في المحيطات، ورصد مدى دقة البيانات.

وتوفر مقاييس الايد سجلات طويلة الأجل لمستوى البحر النسبي في مواقع ساحلية معينة، يعود بعضها إلى أكثر من قرن، وهذه السجلات أساسية لفهم كيفية تغير مستوى سطح البحر استجابة لأنماط المناخ السابقة ولتحقق قياسات السواتل، مع الجمع بين البيانات الأوقيانوغرافية من عوامات أرغو - وهي مجموعة من الأدوات المستقلة التي تقيس درجة الحرارة والملوحة في جميع أنحاء المحيط العالمي - يمكن للعلماء الآن أن يوزعوا مساهمات التوسع الحراري، بالإضافة إلى ذلك.

نمذجة المستقبل

وتستخدم نماذج المناخ في عرض التغيرات في مستوى سطح البحر في المستقبل في سيناريوهات مختلفة لانبعاثات غازات الدفيئة، وتحفز هذه النماذج التيارات البحرية وديناميات الجليد والأنماط المناخية، مما يتيح للباحثين تقدير ارتفاع مستوى سطح البحر المتوسط على الصعيد العالمي والتباينات الإقليمية، ويظل أحدث توليد للنماذج، المستخدمة في تقرير التقييم السادس للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، يُتوقع أن يرتفع مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي بمقدار 0.3 إلى 1.0 متر بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات منخفضة وشديدة للانبعاثات، على التوالي.

ويعد تحسين الإسقاطات الإقليمية أولوية عالية لتخطيط التكيف، إذ يتعين على مديري السواحل أن يعرفوا ليس فقط مدى ارتفاع مستوى سطح البحر على الصعيد العالمي، بل كيف سيتغير على طول خط السواحل المحدد لديهم، كما أن التقدم في النماذج العالية الاستبانة وتحسين فهم التعليقات الحالية - المناخية يقلل تدريجيا من هذا الشك، فعلى سبيل المثال، توفر موارد مستوى البحر - التوقعات الإقليمية أدوات لاستكشاف البيانات.

الإعداد لمستقبل البحار المتغيرة

والتفاعل بين تيارات المحيطات والأنماط المناخية ومستويات البحر معقد، ولكن آثاره واضحة، فالطوائف الساحلية في جميع أنحاء العالم تعاني بالفعل من آثار ارتفاع البحار، من زيادة الفيضانات المدوية إلى ارتفاع عواصف العواصف، ومن الضروري فهم دور التيارات والمناخ في تغيير مستويات سطح البحر لوضع استراتيجيات فعالة للتكيف.

فعلى سبيل المثال، في المناطق التي يتسارع فيها ارتفاع مستوى سطح البحر بالتحولات الحالية - مثل ساحل أمريكا الوسطى - يجب أن يشكل تخطيط الهياكل الأساسية معدلات ارتفاع أعلى من المتوسط العالمي، وعلى النقيض من ذلك، فإن المناطق التي تعطل فيها حاليا ارتفاع مستوى سطح البحر والأنماط المناخية قد تشهد تسارعا مفاجئا إذا ما تغيرت تلك الأنماط، ومن ثم فإن نُهج التخطيط المرنة والمكيفة التي تتضمن طائفة من المستقبلات المحتملة أمر حاسم.

ويمكن للاستثمارات في الدفاعات الساحلية، مثل جدران البحر، والحواجز المفاجئة، والحلول القائمة على الطبيعة مثل استعادة الأراضي الرطبة وحفظ المانغروف، أن تساعد على تخفيف آثار ارتفاع مستوى سطح البحر، غير أن هذه التدابير يجب أن تصمم مع مراعاة الظروف المحلية، بما في ذلك تأثير التيار والأنماط المناخية على مخاطر الفيضانات، وفي حالات كثيرة، فإن الجمع بين الدفاعات الهيكلية وبين نظم التخطيط لاستخدام الأراضي ونظم الإنذار المبكر يوفر أكثر النهج فعالية من حيث التكلفة.

والتعاون الدولي حيوي أيضا، فالارتفاع في مستوى سطح البحر ظاهرة عالمية تتطلب رصدا منسقا، وإجراء بحوث، واستجابات للسياسات، وتقوم منظمات مثل النظام العالمي لرصد مستوى البحر، والبرنامج العالمي لبحوث المناخ، والفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ بدور رئيسي في تعزيز التفاهم العلمي وإبلاغ صناع القرار.

خاتمة

إن مستوى سطح البحر ليس واحدا يرتفع بشكل موحد في جميع أنحاء العالم، بل هو ظاهرة إقليمية دينامية تشكلها الحركة المستمرة لتيار المحيط وتقلب أنماط المناخ، وهذه القوى تخلق تقلبات طبيعية في مستوى البحر يمكن أن تكون كبيرة بقدر ما يكون الاتجاه الطويل الأجل الذي يحركه تغير المناخ، وتحدد المجالات التي ستتأثر بها آثار ارتفاع البحار بشكل حاد.

إن تيارات المحيطات تعيد توزيع الحرارة والمياه، مما يؤدي إلى استمرار الاختلافات الإقليمية في مستوى سطح البحر، وأن أنماط المناخ مثل الشبكة الدولية لرصد المحيطات، ودليل منع التمييز ضد المرأة، وشبكة الرصد الوطنية، تُحدث تباينا في المواسم، في بعض الأحيان، في تضخم الاتجاه الأساسي لارتفاع مستوى سطح البحر العالمي، وفي الوقت الذي يتسارع فيه تغير المناخ، فإن التفاعل بين هذه العمليات الطبيعية والاحترار الناجم عن الإنسان سيحدد سرعة تغير مستوى سطح البحر ونمطه في العقود القادمة.

وبتحسين فهمنا لطريقة تقليد التيارات والمناخ مستويات البحر، وبالاستثمار في الرصد، والنمذجة، والتخطيط التكيّفي، يمكننا أن نعدّ المجتمعات الساحلية على نحو أفضل للتغييرات المقبلة، فالمحيط نظام قوي ودينامي، واحترام تعقيده هو الخطوة الأولى نحو بناء مستقبل مرن.