وتمثل العلاقة بين تكوين التربة وتقلب المناخ الإقليمي أحد أكثر الديناميات التي تنجم عن ذلك في كثير من الأحيان في علوم النظم الأرضية، فالسواء ليس خلفية ثابتة إلى تغير المناخ، ويضع أنماط الطقس المحلية، ويعتدل درجات الحرارة القصوى، ويؤثر على توافر المياه عبر المناظر الطبيعية، وعلى العكس من ذلك، فإن الظروف المناخية الإقليمية تدفع إلى تكوين التربة وتدهورها على النطاقات الزمنية التي تتراوح بين عقود وألفينيا.

أساسيات تكوين التربة

ويشير تركيب التربة إلى المكياج الفيزيائي والكيميائي والبيولوجي لمصفوفة التربة، وفي حين أن المادة الأصلية تحدد بدقة العناصر الرئيسية الأربعة - المواد العضوية والماء والهواء - يتطلب فهما أعمق لدراسة كيفية تنوّع هذه المكونات عبر المناظر الطبيعية والأعماق.

الفط المنجمي ونسيج التربة

وعادة ما يشكل العنصر المعدني ٤٥-٥٠ في المائة من حجم التربة بالوزن الجاف، وهو مستمد من تجويع الصخور الأم، وتصنف المعادن بحجم الجسيمات: الرمل )٠,٥-٢ ملم(، والسيل )٠,٠٠٢-٠٥ ملم(، والبطء في استخدام المياه السطحية، والخلائط المغذي من هذه الجسيمات التي تحدد نواة التربة، وهي واحدة من أكثر العوامل تأثيرا في خصوبة التربة.

كما يشمل التكوين المعدني معادن محددة من قبيل الكاولينيت والسمكات والأمية، لكل منها خصائص مختلفة من حيث التقلص وإمكانات تبادل الترسيب، وتؤثر هذه الاختلافات في علم المعادن على كيفية استجابة التربة لدورات التبلل والجفاف، التي تؤثر بدورها على النظم الهيدرولوجية المحلية والقابلية للتأثر بالتآكل في إطار أنماط التهطال المتغيرة.

مادة التربة العضوية

وتتكون المادة العضوية من التربة من مخلفات النباتات والحيوانات في مختلف مراحل التحلل، والكتلة الأحيائية المجهرية، والمواد المتواضعة المستقرة نسبياً، وعلى الرغم من أن هذه المادة لا تشكل إلا نسبة 1 إلى 10 في المائة من كتل التربة في التربة المعدنية، فإنها تؤثر بشكل غير متناسب على خصائص التربة المادية - التكتل، والسخرية، وازدهار المياه في الغلاف الجوي الحساس.

مياه التربة والجو

وتُملأ الأماكن الشائكة بين جزيئات التربة بالماء والهواء بنسب تتفاوت مع محتوى الرطوبة، وتُحتجز مياه التربة بواسطة قوى حشرية (الارتفاع والتماسك) وقوات جاذبية، مع وجود مياه متوافرة في مواقد تتراوح بين 0.2 و30 ميكروغرام في قطرها، ويحتوي الهواء في مواقد التربة على تركيزات أعلى من تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الأدنى من تركيزات التبادل.

How Soil Composition Directly Affects Regional Climate Variables

وتمارس الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة السيطرة المباشرة على عدة تدفقات وخصائص سطحية ذات صلة بالمناخ، وهي أكثر ما تتجلى على النطاق المحلي، ولكنها تُجمع لتؤثر على أنماط المناخ الإقليمية.

Albedo and Heat Absorption

إن التكوين السطحي الأوفر في التربة، الذي يميزه إلى حد كبير التركيب المعدني والفوائد العضوية، يتكون من جزء من الإشعاع الشمسي القادم الذي ينعكس )البيت( وتضاريس أكثر ظلماً، مثل تلك المرتفعة في المادة العضوية أو أكاسيد الحديد، وتمتص طاقة شمسية أكثر، وتزيد حرارة السطح، وتزيد التربة الخفيفة، ولا سيما تلك الغنية في نظم حرارة الكالسيوم أو الرملة الرباعية، وتعكس آثاراً أكثر شعاعية.

المياه واستخلاصها والتهرب منها

وتُعتبر قدرة التربة على حيازة المياه في المقام الأول وظيفة من وظائف النسيج ومحتويات المواد العضوية، حيث إن التربة التي تثريها كلاي والتربة العضوية تحوي مياهاً أكثر من التربة الرملية، مما يؤدي إلى ارتفاع مستوى تقادم التربة بالنسبة للنباتات وارتفاع معدلات تحلل التربة، وتبريد سطح الأرض بتحويل الطاقة الشمسية إلى تدفّق حراري متأخّر، ودرجة الحرارة القصوى.

إحياء التربة والإطلاق الكربوني

وتُطلق المادة العضوية من التربة، التي تُنقَل من المادة العضوية، ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وهي عملية تُعرف بتنفس التربة، وهذا التدفق شديد الحساسية لدرجات حرارة التربة ورطوبة التربة، حيث ترتفع معدلات الحرارة بدرجة أعلى إلى عتبة متفائلة، وتُعادل التربة في درجة الحرارة، وتُعادل في المناطق التي تُشعل فيها انبعاثات الكربون، مما يؤدي إلى زيادة في درجة حرارة ثاني أكسيد الكربون.

Regional Climate Variability: Drivers and the Role of Soil

وتشمل تقلبات المناخ الإقليمي التغيرات في درجة الحرارة، والتهطال، والأحداث المتطرفة عبر النطاقات المكانية التي تتراوح بين 10 و 000 1 كيلومتر، وفي حين أن السائقين على نطاق واسع مثل التداول الجوي، وتيار المحيط، وهيمنة خط العرض، فإن تركيب التربة يُعدل كيف يعبر عن تلك العوامل على السطح.

التربة كوسيط للعرض

فالسوارات تعمل كعازف حراري بسبب قدرتها الحرارية وتكاثرها الحراري، فالتربة المتحركة تتمتع بقدرة حرارة أعلى من التربة الجافة، مما يعني أنها تدفأ وتبرد ببطء أكبر، وينتشر في هذه المنطقة التي تسود فيها درجات الحرارة الدائبة، وينتشر فيها الرمل في المناطق التي ترتفع فيها معدلات حرارة التربة، وتتراوح فيها التربة بين 20 ودرجة حرارة ودرجة حرارة.

التهطال وأجهزة الترميم

ويؤثر رطوبة التربة على التهطال من خلال عدة آليات، ويزيد ارتفاع رطوبة التربة من التربة، مما يمكن أن يزيل الغلاف الجوي الأدنى ويعزز تكوين الغيوم وسقوط الأمطار، وهذا " إعادة تدوير التربة " أمر هام في مناطق مثل الأمازون، حيث يستمد ما يصل إلى 50 في المائة من الأمطار من الغطاء النباتي المحلي.

آليات التغذية بين التربة والمناخ

إن التفاعلات الثنائية الاتجاه بين تكوين التربة والمناخ تخلق حلقات تفاعلية يمكن أن تعزز أو تخفف من التغيرات في أي من النظامين، وتستحق ثلاثة ردود فعل رئيسية اهتماما خاصا.

Carbon-Climate Feedback

وكما ورد في وصف سابق، فإن الاحترار يزيد من معدلات تنفس التربة، ويطلق المزيد من ثاني أكسيد الكربون، وهذا رد إيجابي يضاعف الاحترار العالمي، ويتوقف قوة هذه التغذية على كمية وقابلية تآكل الكربون العضوي في التربة، وتحتوي التربة العالية الارتفاع (مثلاً في المناطق القطبية الوسطى) على كميات كبيرة من كربون عضوي مجمد مرتين في الكمية الحالية في الغلاف الجوي().

Albedo Feedback

ولا يمكن أن تؤدي التغيرات في لون التربة أو الغطاء - أي من الذوبان الثلجي أو تغير الغطاء النباتي أو التربة - ألبدو، وفي القطب الشمالي، فإن ثلوج الجليد والثلج يكشف التربة المظلمة، ويزيد من امتصاص الحرارة ويتسارع الاحترار الإقليمي، وفي المناطق الزراعية، فإن التربة البخارية بعد الحصاد تحتوي على ألبدو أعلى من الحقول النباتية، التي يمكن أن تبرد السطح على الصعيد المحلي، ولكنها أيضاً تقلل من ممارسات إدارة النسي.

التغذية الوبائية الوبائية

إن تدهور التربة، على وجه التحديد، فقدان المادة العضوية والارتطام - يقلل من التسلل والقدرة على حيازة المياه، مما يزيد من سرعة سطح الماء أثناء هطول الأمطار الغزيرة، ويقلل من تغذية المياه الجوفية ويقلل من رطوبة التربة في فترات الجفاف، وينتج عن ذلك نظام هوائي أكثر تطرفاً: ارتفاع ذروة الفيضانات وحالات الجفاف الأعمق، ويتجلى هذا الارتداد في المناظر الطبيعية المتدهورة أو التي تدمر فيها التربة.

دراسات الحالة

The Dust Bowl: Soil Degradation Amplifying Climate Extremes

إن تآكل الغواصات في الولايات المتحدة الأمريكية في عام ١٩٣٠، وهو مثال كلاسيكي على التغذية المرتدة من التربة إلى غير مكتملة، وتسببت في حدوث انخفاض في التربة في التربة، وفقد التربة في التربة بصورة خاصة، وفقدها في التربة، وتركها في شكلها الطبيعي، وتركها في معظمها من التربة، وارتفاعها في حجمها إلى حد كبير، وارتفاعها في الغطاء الريحي المميت.

The Amazon Rainforest: Nutrient-Poor Soils Under Climate Stress

على الرغم من أن غابات الأمازون تنمو في بعض من أكثر التربة فقراً بالمغذيات على الأرض - أزهار النسيج وهشاشة التربة -

Permafrost and Peatlands: Carbon Stocks at Risk

وتحتوي مناطق البرموفر في ألاسكا وكندا وسيبيريا على تربة مجمدة لمدة سنتين متتاليتين على الأقل، وتخزن هذه التربة كميات هائلة من الكربون العضوي تقدر بنحو 400 1 إلى 600 1 غيتوني، وتتراكم فوق الألفين في ظروف باردة ومهووسة، وتتكون هذه التربة من مادة عضوية عالية المحتوى (30-80 في المائة في طبقة سطحية).

The Sahel: A Fragile Coupling of Soil and Climate

وتشهد منطقة الساحل في غرب أفريقيا، وهي منطقة انتقالية شبه قارة بين الصحراء والسفانا الرطبة، تقلبات كبيرة في معدلات سقوط الأمطار في السنة، وتعاني التربة في الغالب من تدهور في المواد العضوية وضعف التجميع، وتعاني هذه التربة من انخفاض شديد في القدرة على تحمل المياه، مما يعني أن التخفيضات المتواضعة في سقوط الأمطار يمكن أن تؤدي إلى إجهاد الجفاف.

الآثار المترتبة على إدارة الزراعة والنظم الإيكولوجية

والتفاعل بين تكوين التربة وتقلب المناخ الإقليمي له عواقب مباشرة على إنتاج الأغذية والموارد المائية وخدمات النظم الإيكولوجية، كما أن ممارسات إدارة التربة التي تغير التكوين - من أجل أفضل أو أسوأ - يمكن أن تكون عازلة أو تضخم المخاطر المناخية.

Building Soil Organic Matter as a Climate Adaptation Strategy

ويمكن أن تؤدي هذه الممارسات التي تزيد من المادة العضوية في التربة، مثل إضافة المبردات، وزراعة المحاصيل، واعتماد نظم لا تُحصى، وإدماج الماشية في القدرة على تناوب المياه في التربة، والاحتفاظ بالمغذيات، ومقاومة التحات، كما أن هذه المادة يمكن أن تؤدي إلى زيادة مخاطر الجفاف، بل إلى زيادة متواضعة في المادة العضوية (مثلاً من 1 في المائة إلى 2 في المائة) إلى تحسين المياه الصالحة للزراعة في المناطق التي تتراوح بين 10 و20 في كل عقد من المناطق الجافة().

رسم خرائط التربة والزراعة الدقيقة

كما أن التقنيات الحديثة لرسم خرائط التربة، بما في ذلك رسم خرائط التربة الرقمية والاستشعار عن بعد، تتيح لمديري الأراضي فهم تركيب التربة في حل مرتفع، وهذه المعلومات تتيح الدقة في الممارسات الزراعية - مثل الري المتغير وتطبيق الأسمدة - التي تُحدِّد المدخلات على أساس نوع التربة والظروف المناخية الراهنة - وفي المناطق التي تتسم فيها معدلات التقلب العالية في نسيج التربة، مثل الوديان الغريلية، يمكن لنهج السبق أن يقلل من استخدام المياه بنسبة تتراوح بين 15 و30 في المائة.

تخطيط السياسات واستخدام الأراضي

ونظراً إلى الأهمية العالمية للتفاعلات بين التربة وحيتها، فإن السياسات التي تحمي صحة التربة تُعترف بها بصورة متزايدة كجزء من الاستراتيجيات الوطنية للتكيف مع المناخ والتخفيف من آثاره، ويُتوخى من اللوائح التنظيمية للاتحاد الأوروبي بشأن استخدام الأراضي وتغيير استخدام الأراضي والحراجة حماية الكربون في التربة كعنصر رئيسي، كما أن مبادرة " 4 لكل 000 1 " ، التي أطلقت في مؤتمر القمة العالمي المعني بالمناخ لعام 2015، أن تزيد من مخزونات الكربون العضوية في التربة بنسبة 0.4 في المائة سنوياً لتعوضة.

السلف في مجال البحث والنمذجة

وبفضل الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل، وشبكات المراقبة الأرضية، والتقدم المحسوب، يمكن للعلماء الآن أن يحسنوا تقدير كمية وتنبؤات التفاعلات بين التربة وبقايا التربة، وتشمل هذه البيانات التي تقدمها وكالة الفضاء الأوروبية في مجال استعادة التربة، ودرجة حرجية التربة، ودرجة التحلل الحراري في التربة، ودرجة التحلل الحراري في التربة، ودرجة التحلل الحراري في التربة، ودرجة التحلل الحراري في التربة،

خاتمة

إن العلاقة بين تكوين التربة وتقلب المناخ الإقليمي هي علاقة عميقة ومتبادلة، فالسواء لا يخزن الكربون والمياه فحسب بل ينظّم أيضاً درجة الحرارة ويؤثر على التهطال من خلال التغذية المرتدة التي يمكن أن تضخ أو تخفف من حدة المناخ، ومن شأن وجود تربة فقيرة في الأمازون إلى مخازن الكربون المجمدة في القطب الشمالي، ومن الخصائص المحددة لتركيب التربة ونماذجها المعدني ومحتوياتها العضوية، ومن حيث القدرة على القدرة على التكيف.