Table of Contents
Introduction: Understanding the Arctic Climate System
وتشهد منطقة القطب الشمالي تحولا سريعا مع تحول أنماط المناخ العالمية، ومن بين الظواهر المترابطة العديدة في هذه البيئة الحساسة، ظهرت العلاقة بين تردد الزلازل والثلج البحري كمنطقة حرجة من مجالات البحث، ويرمي العلماء الذين يدرسون هذه العلاقة إلى الكشف عن مدى استجابة العواصف الشتوية الشديدة للظواهر المتغيرة في المنطقة القطبية الشمالية والتأثير عليها، ومع استمرار تدهور الجليد البحري، يصبح فهم آليات التغذية الارتجاعية هذه أمرا أساسيا لتحسين نماذج المناخ والتنبؤ بالظر في المستقبل.
وقد كشفت الدراسات المراقبة الحديثة والمحاكاة المناخية عن أن تأثير فقدان الجليد في منطقة القطب الشمالي يتجاوز المنطقة القطبية، ويمكن أن تؤدي التغيرات في حجم الجليد إلى تغيير أنماط التداول في الغلاف الجوي، مما قد يؤثر على مسارات العواصف وتواتر الأحداث الجوية الشديدة في خطوط العرض الوسطى، وهذا العدد المتزايد من البحوث يؤكد الأهمية العالمية لعمليات القطب الشمالي والحاجة إلى تحليل شامل لكيفية تفاعل التصفيات والجليد البحري في عالم دافئ.
تحديد البليزاردات وخصائصها
وتُعرّف دائرة الطقس الوطنية عاصفة ثلجية حادة تُضم رياحاً متواصلة أو علكة متكررة لا تقل عن 35 ميلاً في الساعة، مقترنة بسقوط أو ضرب الثلج الذي يقلّل من الرؤية إلى أقل من ربع ميل لمدة ثلاث ساعات متتالية على الأقل، وخلافاً لعواصف الثلج العادية، تولد العواصف البيضاء الخطيرة، مما يجعل السفر مستحيلاً ويخلق مخاطر التعرض للتوتر الشديد في القارة.
ويمتد موسم التزحلق القطبي من تشرين الأول/أكتوبر إلى أيار/مايو، رغم أن تواتر العواصف وكثافتها يختلفان اختلافا كبيرا بين المناطق الفرعية المختلفة، حيث أن المناطق الساحلية الواقعة على طول بحر بوفور وبحر شوكشي وبحر بارنتس تشهد بعض أكثر نشاطات التزحلق في المياه المفتوحة حيث توفر المياه الرطبة والطاقة لتجاوز الأعاصير، وقد أظهرت تواتر وشدة هذه العواصف تفاوتا ملحوظا في العقود الأخيرة، مما أدى إلى تحقيق في البيئة المحتملة.
المنطقة القطبية الشمالية: الاتجاهات التاريخية والحالة الراهنة
وقد انخفض حجم الجليد البحري في القطب الشمالي انخفاضا كبيرا منذ بدء التسجيلات الساتلية في عام 1979، حيث انخفض الحد الأدنى في أيلول/سبتمبر، الذي يمثل نهاية موسم الذوبان الصيفي، بنسبة تتراوح بين 12 و 13 في المائة في العقد مقارنة بمتوسط الفترة 1981-2010، وهو ما يُعزى إلى فقدان نحو 800 77 كيلومتر مربع من الجليد في السنة - وهو مساحة أكبر من ولاية غرب فرجينيا، بينما انخفض إلى حد كبير، فقد أظهر أيضا اتجاها هبوطيا واضحا في عام 2016(17).
هذه التغييرات ليست موحدة في حوض القطب الشمالي، بعض المناطق، مثل بحر بارنت وبحر كارا، شهدت انخفاضا حادا بشكل خاص بسبب تدفق المياه المحيط الأطلسية الحارة، وحافظت مناطق أخرى، بما فيها المحيط القطبي الأوسط، على الجليد الأكثر سميكة نسبيا الذي يقاوم الانصهار، ومع ذلك، فإن الجليد الدائم قد انخفض بدرجة كبيرة، مما يجعل الغطاء الجليدي البحري بأكمله أكثر عرضة للاختبارات الشهرية.
الآليات التي تُدرِّب الجليد البحري
إن العامل الرئيسي لفقدان الجليد البحري في القطب الشمالي هو زيادة الحرارة العالمية الدنيئة الناجمة عن انبعاثات غازات الدفيئة، وله آثار مباشرة وغير مباشرة على الغطاء الجليدي، وتتسارع درجات الحرارة الجوية في المحيط بالهبوط خلال الصيف وتؤخر تكوين الجليد في الخريف، وفي الوقت نفسه، تسهم مياه المحيطات الدافئة في الذوبان السفلي، ولا سيما في المناطق التي تقتحم فيها مياه المحيط الأطلسي أو المحيط الهادئ حوض القطب الشمالي، وتخلق فقدان الغطاء الجليدي المجسّد حلقة إيجابية من التغذية المرتدة المعروفة باسم "
وتؤدي أنماط التداول في الغلاف الجوي أيضا دورا حاسما في تحديد التقلبات من سنة إلى أخرى في مدى الجليد البحري، وتؤثر مراحل التذبذب في القطب الشمالي وفي شمال المحيط الأطلسي على أنماط الرياح التي يمكن أن تحتفظ بالثلج داخل حوض القطب الشمالي أو تصدره من خلال مضيق فريم، وتشير البحوث الأخيرة إلى أن تزايد وتيرة أنماط الحسرة في الغلاف الجوي العلوي قد يسهم في حدوث خسائر في الجليد الموسمي بدرجة أكبر، فضلا عن تحسين الظروف الإنمائية.
العلاقة المعقدة بين التردد والثلج البحري
فالعلاقة بين تردد الزلازل وحجم الجليد البحري في القطب الشمالي ليست بسيطة ولا غير مباشرة بل إنها تنطوي على تفاعل دينامي بين آليات الإجبار التي تعمل عبر مقياسين زمني ومكاني متعددين، وبعض العمليات تشجع النمو الجليدي، بينما تعجل عمليات أخرى بفقد الجليد، ويتوقف الأثر الصافي بدرجة كبيرة على الظروف الإقليمية وخصائص العواصف، ويكتسي فهم هذه الآليات أهمية حيوية لتحسين تمثيل الجليد البحري في النماذج المناخية وللتنبؤ بالظروف المستقبلية في القطب الشمالي.
الآليات التي يمكن أن يروج بها (بليزارد) نمو الجليد
وفي ظل ظروف معينة، يمكن لنشاط الزلازل المكثف أن يعزز تكوين الجليد البحري واستمراره، وعندما تسحب العواصف هواء القطب الشمالي البارد على المياه المفتوحة أو الجليد الرقيق، فإنها تعجل النمو الجليدي من خلال استخراج الحرارة بسرعة من سطح المحيط، كما أن الرياح القوية تخلق خيوطا وبولينياس - مناطق مياه مفتوحة داخل حزمة الجليد - حيث يمكن أن يشكل الجليد الجديد بسرعة كبيرة في ظروف التخميد، وهذه العملية المعروفة باسم تشكيل الجليد الكهرمائي، تولد كميات كبيرة من الجليد.
كما أن تراكم الثلج أثناء النباتات يؤثر على الغطاء الجليدي، حيث تُعد طبقة من الثلج الجليدية من درجات الحرارة الهوائية الباردة، مما يبطئ من نمو الجليد، ومع ذلك، يمكن للثلوج أن يزيد من سماكة الجليد بإضافة الكتلة إلى سطح الجليد، وفي المناطق التي يظل فيها عمق الثلج متوسطا، والجليد سميك بما يكفي لدعم الوزن، فإن الأثر الصافي قد يكون زيادة طفيفة في سميك الجليد العام.
وقد وثقت الدراسات الميدانية الأخيرة حالات أدت فيها الأعاصير الشديدة التي تمر فوق بحر بارنت وبحر غرينلاند إلى تهيئة ظروف مواتية لتشكيل الجليد السريع، وتتحدى هذه الملاحظات الافتراض بأن جميع العواصف تعجل بشكل موحد فقدان الجليد وتبرز الحاجة إلى فهم مفصل على مستوى العمليات، وكما لوحظ في استعراض شامل نشر في جورنال المناخ ، فإن الآثار المترتبة على العاصفة الواحدة يمكن أن تكون ذات صلة.
الآليات التي يُمكن للمُتعجّل أن يُسرّع فقدان الجليد
وعلى العكس من ذلك، هناك مسارات موثقة جيدا تساهم فيها العواصف الشديدة في الحد من الجليد البحري، وأكثر الآليات مباشرة هي الانفصال الميكانيكي: فالرياح القوية تولد موجات وتتضخم في الجليد الضعيف أو الضعيف في عواصف صغيرة، وهذه القطع الجليدية المجزأة تُنقل بسهولة أكبر بواسطة التيار والرياح، مما يؤدي إلى زيادة تصدير الجليد من حوض القطب الشمالي عبر مضيق فريم وغيره من مسارات التدفق.
كما أن البليزرات تؤثر على ميزانية الطاقة السطحية للجليد بطرق يمكن أن تعزز الانصهار، ففي حين يعكس الثلج في البداية الإشعاع الشمسي، فإن الثلوج الثقيل يمكن أن يؤخر بداية الذوبان بزيادة الطاقة اللازمة لتدفئ ثلج نقطة الانصهار، إلا أنه بمجرد أن يصبح الغطاء الجليدي مشبعة بمياه مائية مائية مائية، فإن عمق الألبدو يتناقص بشكل حاد ويعزز الامتزاز الشمسي ويسرع الخلط بين العجل.
وتتوقف الآثار الحرارية للزوارق أيضا على الغطاء السحابي، حيث عادة ما تجلب العواصف غطاء غيمي واسع النطاق ينجم عنه أشعة طويلة، ويدفئ السطح ويقلل من نمو الجليد، ويمكن لهذا القذف الإشعاعي السحابي أن يعوض بعض آثار التبريد التي تنجم عن العاصفة، وخاصة أثناء الليل القطبي الذي لا يوجد فيه إشعاع الموجات القصيرة، وبالتالي فإن الأثر التراكمي للعواصف المتعددة على موسم الشتاء قد يختلف اختلافا كبيرا عن الآثار الناجمة عن فقدان العواصف.
التغير الإقليمي في العلاقة بين البليزارد والبحار
فالترابط بين تردد الزلازل ونطاق الجليد البحري ليس موحدا في جميع أنحاء المنطقة القطبية الشمالية، وتظهر مناطق مختلفة حساسيات متميزة تستند إلى الجغرافيا وعلم المحيطات والظروف السائدة في الغلاف الجوي، ويكتسي فهم مفصل لهذه الاختلافات الإقليمية أهمية أساسية لوضع نماذج تنبؤية دقيقة ولتفسير الاتجاهات الملحوظة في نشاط العواصف والغطاء الجليدي.
بحر بارنتس ومنطقة سفالبارد
وتواجه بحر بارنتز بعض أكثر الخسائر في الجليد البحري دراما في المنطقة القطبية الشمالية، التي تُعزى إلى حد كبير إلى تدفق مياه المحيط الأطلسي الحار، كما تشهد هذه المنطقة نشاطا حادا في العواصف الشتوية، حيث تتعقب الأعاصير من شمال الأطلسي إلى حوض القطب الشمالي، وتظهر الدراسات الأخيرة أن العواصف الشتية في بحر بارنتات يمكن أن تعجل بالانسحاب الجليدي من خلال الانفصال الميكانيكي والنقل، بينما تعزز أيضا التشكيل السريع للجليد في خيوط الجليديارات المفتوحة التي تولدها العاصفة الجليدية الشديدة من قبل العاصفة.
The Beaufort and Chukchi Seas
وفي المنطقة الغربية من القطب الشمالي، شهدت بحار بوفورت وشوكشي تخفيضات كبيرة في الجليد البحري خلال العقدين الماضيين، وتتميز هذه المناطق بثلج أرق وأصغر سناً يكون أكثر عرضة للانفصال الميكانيكي خلال عواصف دنيا، وكثيراً ما يتزامن نشاط البليزارد في هذه المنطقة مع مرور أعاصير مكثفة تنمو في بحر بيرنغ وتسير شمالاً، وقد يكون الأثر على الغطاء الجليدي في عام 2012 أكبر من الدرام:
مضيق الخراف وبحر غرينلاند
إن مضيق الخزامي هو المدخل الرئيسي لتصدير الجليد من المحيط القطبي الشمالي، إذ يؤثر نشاط البليزارد في هذه المنطقة على تدفق الجليد من خلال النقل المباشر الموجه نحو الرياح، وبتعديل خصائص الجليد عند مروره عبر المضيق، ويمكن أن تؤدي أحداث العواصف القوية إلى دفع الجليد جنوبا إلى مياه أكثر دفئا، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التدفق، في المقابل، إلى تعزيز التكوين الجليدي في منطقة المضيق نفسه، مما قد يؤدي إلى تباطؤ في عمليات التصدير.
Implications for Climate Modeling and Future Predictions
ويطرح إدماج العلاقة بين تردد الزلازل ونطاق الجليد البحري في نماذج المناخ تحديات كبيرة، وكثيرا ما تمثل نماذج الجيل الحالي عمليات في الغلاف الجوي في قرارات متماثلة نسبيا لا يمكن أن تستوعب الملامح الدقيقة للعواصف الفردية، وعلاوة على ذلك، فإن التفاعلات بين العواصف وديناميات الجليد البحري وخلط المحيطات تنطوي على حلقات تفاعل متعددة يصعب اختراقها بدقة، وعلى الرغم من هذه التحديات، هناك إدراك متزايد بأن تحسين تمثيل العواصف الأساسية في المنطقة القطبية الشمالية.
ومن التطورات الأخيرة في النموذج وضع نماذج جليدية مقترنة تماماً في الغلاف الجوي والمحيطات، تحل عمليات نطاق العواصف، وقد أظهرت هذه النماذج القدرة على محاكاة الآثار التي لوحظت على تركيز الجليد البحري وسمكه، رغم استمرار وجود تحيزات كبيرة، وقد يركز مشروع التنبؤ القطبي، الذي تنسقه المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، على تحسين التنبؤات المناخية في القطب الشمالي، بما في ذلك تمثيل أحداث كتلة التوليد وآثارها على الجليد البحري.
ومن المسائل الرئيسية التي تُطرح في مجال البحث ما إذا كان الانخفاض المستمر في الجليد البحري سيؤدي إلى زيادة في تردد الزلازل في المنطقة القطبية الشمالية، وتشير بعض الدراسات إلى أن انخفاض الغطاء الجليدي قد يتيح حدوث تغيرات أكثر تواتراً في الدراجات في المنطقة القطبية الشمالية، حيث أن المياه المفتوحة تتيح زيادة في الرطوبة وتدفقات الحرارة التي تُشعل العواصف العابرة، وتشير بحوث أخرى إلى أن تواتر التداول الجوي الواسع النطاق المحتمل أن يكون مدفوعاًاً بحجم التكبير في المنطقة القطبية الشمالية قد يتحول إلى الشمال
الاتجاهات الملاحظة في نشاط العاصفة القطبية الشمالية
وفي حين أن سجلات المراقبة الشاملة لترددات الكتلة القطبية الشمالية محدودة، فإن مجموعات بيانات التحليلات توفر معلومات قيمة عن نشاط العواصف خلال العقود العديدة الماضية، وتجمع هذه المنتجات بين بيانات المراقبة والناتج النموذجي لإيجاد سجلات ثابتة طويلة الأجل للمتغيرات الجوية، ويدل تحليل الوصلات الحرارية الاقتصادية من المركز الأوروبي للتنبؤات المتوسطة الأجل على أن نشاط الأعاصير في الشتاء قد زاد بصورة خاصة على المنطقة الوسطى من القطب الشمالي.
ومن المهم ملاحظة أن التغيرات في تردد العواصف لا تعادل بالضرورة التغيرات في تردد الكتلة، لأن هذه التغييرات تتطلب عتبات محددة من سرعة الرياح ووضوحها، ومع ذلك، فإن الزيادة الملحوظة في نشاط الأعاصير توحي بإمكانية مرتفعة لظروف البليزر عبر أجزاء من القطب الشمالي.() وهناك حاجة إلى مواصلة رصد وتحليل مسارات العواصف لتحديد ما إذا كانت هذه الاتجاهات تمثل استجابة لفقد الجليد البحري أو تعكس اتجاهات الارتداد الطبيعية.()
آثار تغير البليزارد الترددي
وتمتد آثار تغير تردد الزلازل إلى ما يتجاوز نظام المناخ المادي لتؤثر على المجتمعات المحلية في المنطقة، والهياكل الأساسية، والنظم الإيكولوجية في المنطقة القطبية الشمالية، حيث أن السكان الأصليين الذين يعتمدون على الجليد البحري في النقل والصيد معرضون بشكل خاص للتغيرات في ظروف الجليد ونشاط العواصف، وقد تؤدي زيادة وتيرة التمزيق إلى الحد من السفر والحد من إمكانية الوصول إلى مناطق الصيد التقليدية، بينما تؤثر أيضاً على مخاطر السلامة المباشرة التي تتعرض لها العواصف على الجليد.
كما أن الهياكل الأساسية في المنطقة القطبية الشمالية، بما في ذلك مرافق النفط والغاز، وطرق الشحن، ومراكز البحوث، معرضة أيضاً لمخاطر تتصل بالعواصف، ويمكن للزهرة أن تلحق أضراراً بالهياكل، وتعطل سلاسل الإمداد، وتخلق ظروف عمل خطرة، ويزيد توسيع نطاق حركة المرور البحري عبر طريق البحر الشمالي وطريق المرور الشمالي الغربي من إمكانية وقوع حوادث ذات صلة بالعواصف، حيث تواجه السفن طقساً شديداً في المناطق النائية التي لديها قدرات محدودة على الإنقاذ.
كما أن النظم الإيكولوجية في المنطقة القطبية الشمالية تتأثر كذلك، فالثدييات البحرية مثل الدببة القطبية والأختام تعتمد على الغطاء الجليدي الثابت للتوالد والتغذية والراحة، فزيادة نشاط العواصف التي تكسر أو تزيل الجليد يمكن أن تؤثر مباشرة على هذه الأنواع من خلال الحد من توافر الموائل، وفي الوقت نفسه، تؤثر التغيرات في الغطاء الجليدي وظروف الجليد على توقيت ونجاح نمو النباتات، مع التأثيرات المتلاصقة من خلال شبكة الأغذية.
الاستنتاجات والتوجيهات البحثية المستقبلية
وتتميز العلاقة بين تردد الزلازل ونطاق الجليد البحري في القطب الشمالي بآليات متعددة للتغذية يمكن أن تعزز النمو الجليدي أو تعجل بفقدان الجليد، وذلك حسب الظروف الإقليمية وخصائص العواصف، وفي حين أن بعض العمليات - مثل تكوين الرصاص والنمو السريع للجليد في المياه المفتوحة - يمكن أن تعزز إنتاج الجليد، والفصل الميكانيكي للجليد الرقيق، والآثار الدينامية للغطاء السحابي عموما، ما زالت تؤدي إلى انخفاض الجليد في الظروف الراهنة.
وينبغي أن تعطي البحوث المقبلة الأولوية لجمع الملاحظات في الموقع خلال أحداث العواصف المتطرفة، بما في ذلك قياسات تدفق الهواء - السياح، وخصائص حقول الموجات، والخصائص الميكانيكية الجليدية، ويتيح الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل قدرات موسعة لرصد أحوال الجليد عند حلول زمنية عالية، ولكن التحقق من صحة البيانات الأرضية لا يزال ضروريا، وثمة حاجة ملحة إلى تحسين جهود النماذج التي تحل عمليات نطاق العواصف وتدمج الفيزياء الجليدية البحرية المفصلة في المستقبل لاستقاط السلاسل.
ولعل الأهم من ذلك أن المجتمع العلمي يجب أن يواصل العمل مع مجتمعات القطب الشمالي التي توفر معارفها التقليدية معلومات قيمة عن أنماط العواصف وسلوك الجليد، وأن إدماج ملاحظات الشعوب الأصلية مع الأساليب العلمية الغربية يمكن أن يعزز فهم هذه النظم المعقدة ويدعم استراتيجيات التكيف الفعالة، وبما أن تواتر الزلازل ونطاق الجليد البحري لا يزالان يتطوران استجابة لمناخ دافئ، فإن الحاجة إلى إجراء بحوث تعاونية متعددة التخصصات لم تكن أبدا أكبر.