التحقيق في دور صحائف الجليد في تنظيم مستوى البحر

الصلة الحاسمة بين صحائف الجليد ومستوى البحر العالمي

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

العمليات التي تؤدي إلى فقدان الجليد وارتفاع مستوى سطح 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 وجه وهروب

وتزيد درجات الحرارة الهوائية المشتعلة من الانصهار السطحي، ولا سيما في غرينلاند حيث تتجاوز درجات الحرارة الصيفية في كثير من الأحيان التجميد عبر مناطق كبيرة، ويمكن للماء المائي أن يرتجف من خلال حقيبة الثلج ويعاد تجميده، أو أن ينزل 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 شيف " .

Iceberg Calving

ويحدث اللحوم عندما تنقطع أجزاء كبيرة من الجليد من واجهة جليد أو رف ثلج، وهذه العملية ملحمية ويمكن أن تنتج جبال الجليد حجم المدن، ففي عام 2017 مثلا، فرزت ثلج لارسن سي في أنتاركتيكا تقريبا حجم ديلاوير (800 5 كيلومتر مربع)، بينما كان الفرز عملية طبيعية، يمكن أن يعجله الاحترار بتنظيف الجليد.

Ocean-Driven Basal Melting

ربما تكون أكثر الآليات إثارة للقلق هي إنصهار رفوف الجليد من أسفل مياه المحيط الحارة 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.

المناطق الساخنة: غرينلاند وأنتاركتيكا

وتتصرف صفائح الجليد بشكل مختلف تماماً بسبب جغرافيتها وبيئاتها المناخية، وتستجيب غرينلاند أكثر للاحترار الجوي، بينما تكون القارة القطبية الجنوبية أكثر حساسية لدفء المحيطات.

غرينلاند: ملاجئ سطحية

وقد فقدت صحيفة غرينلاند الجليدية الكتلة في المقام الأول من خلال مياه المياه السطحية، وفي العقود الأخيرة، امتد موسم الذوبان إلى ارتفاعات أعلى، وكان حدث الذوبان في عام 2012 الذي شهده طول سطح الجليد بأكمله تقريباً مؤشراً صارخاً للتغيير، وفي الآونة الأخيرة، حدثت أحداث ذات مسافات متطرفة في عامي 2019 و2021.

أنتاركتيكا: تغير المحيط - الدريفن

وقد تتسارع موجات الجليد بسبب ترفيع رفوف الجليد بواسطة مركب بحري دافئ، حيث أن مستوى الجليد في منطقة أنتاركتيكا قد يكون أكثر استقرارا نسبيا، ولكن الدراسات الأخيرة تشير إلى أن بعض القطاعات، مثل ثاتين غلاسير، قد تشهد أيضا تضاؤلا.

"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 لمجلد 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 الضغط على وجه المنحدر قد يتسبب في انهيارها، مما يكشف عن المنحدرات الأطول من وراءها، ويمكن لهذه الآلية أن تنتج خسائر جليدية سريعة جدا، وإن كان احتمال مناقشتها قد يكون مناقشا.
Isostatic rebound]: As ice little highs, the bedrock rises (isostatic rebound), which can slow retreat by raising the grounding line into shallower topography. This is a negative feedback that operates over century to millennia.
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.

ومن الأهمية بمكان فهم هذه التعليقات لتحسين نماذج المناخ، فعلى سبيل المثال، لاحظ الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ أن إدراج عمليات البعثة يمكن أن يزيد التوقعات المتعلقة بارتفاع مستوى سطح البحر بمقدار 0.5 إلى متر واحد بحلول عام 2100.

"سابقاً "المناخ ما الذي تقوله لنا "مسلسل الثلج

وبغية التنبؤ بسلوك الجليد في المستقبل، ينظر العلماء إلى فترات الدفء السابقة، وتظهر سجلات البلوكيات من النواحي الجليدية والرواسب البحرية أن درجات الحرارة العالمية كانت أعلى من مستوى الجليد في المنطقة الجنوبية الغربية (قبل نحو 000 125 سنة) وهي أعلى من مستويات الجليد في المناطق السابقة للصناعات، وأن مستويات سطح البحر أعلى من 6-9 متر، وقد كان معظم هذه المياه الخارجية من جرينلاند وغرب أنتا 400 صفحة.

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 (Gravity Recovery and Climate Experiment) ومتابعتها تغييرات واسعة النطاق ذات دقة غير مسبوقة، ومنذ عام 2002، أظهرت بيانات GRACE أن كلا الشرائح الجليدية فقدت كتلة في معدل تسارع من عام 2000 إلى عام 2010.

الآثار المترتبة على مستوى البحر والمجتمع

والصلة بين صحائف 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 والغلاف الجبلي التي تسهم في الباقي، ومع تسارع فقدان الكتلة الجليدية، يتوقع أن تدوم مساهمتها في منتصف القرن.

إن ارتفاع مستوى سطح البحر الإقليمي ليس موحدا، فالجذب الجاذبية لصحائف الجليد يعني أنه عندما تذوب صفائح الجليد، فإن مستوى سطح البحر يقترب بالفعل من المصدر (لأنه يتغيّر ميدان الجاذبية) ويرتفع أكثر في الميدان البعيد، مثلا، فإن إنصهار صحيفة الجليد في غرينلاند يسبب ارتفاعا أكبر في مستوى البحر في أمريكا الجنوبية والمحيط الهندي مقارنة بأمريكا 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

ويتطلب فهم مستقبل صفائح الجليد مزيجا من المراقبة والنظرية والنماذج، 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 لثلاسير.

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

الحد من عدم اليقين: أولويات البحوث

وما هي سرعة انسحاب آلات الجليد في جزيرة تويتز وجزيرة بين؟ وهل يمكن أن يحدث عدم استقرار المنحدر الجليدي في الواقع بطبيعته، أم أنه محدود بعوامل أخرى؟ وكيف سيتغير النقل الحراري للمحيطات 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 خطوط الترسبات المتقدمة.

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 أحداث التفسير والأضرار التي لحقت بالجرف الجليدي، مما يوفر بيانات جديدة عن التثبت من النماذج.

A Path Forward: Mitigation and Adaptation

وفي حين أن 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 سلوكهم والاستعداد لمستقبل مع ارتفاع البحار.

خاتمة

ودور صحائف الجليد في تنظيم مستوى سطح البحر دور أساسي ومثير للقلق، إذ أن هذه الأعمال الضخمة المجمدة تستجيب ببطء ولكن بقوة للتغيرات في درجات الحرارة وظروف 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 خطوط السواحل ويؤثر على بلايين الناس، فالعلم واضح: إن خفض انبعاثات غازات الدفيئة يمكن أن يحد من الضرر، ولكن يلزم التكيف بالفعل لمواجهة التغيرات الجارية.