Introduction: The Hidden Drivers of Climate Change

فآليات التغذية المرتدة المناخية هي القوى غير المرئية التي يمكن أن تضخم أو تخفف آثار الاحترار العالمي، وخلافا لانبعاثات غازات الدفيئة المباشرة، تنبع هذه العمليات من التفاعلات داخل نظام المناخ الأرضي - بين الغلاف الجوي والمحيطات والجليد والأراضي والكائنات الحية، ولا يقتصر فهمها على مجرد عملية أكاديمية، بل من الضروري التنبؤ بدرجات الحرارة في المستقبل، وارتفاع مستوى سطح البحر، والظواهر المناخية القصوى دون محاسبة على التغذية.

وتستكشف هذه المادة العلوم التي تقوم عليها آليات التغذية المرتدة المناخية، وتصنفها إلى أنواع إيجابية وسلبية، وتدرس آثارها على العالم الحقيقي، وتناقش آثارها العميقة على سياسات المناخ والحضارة البشرية.

ما هي آليات التغذية المناخية؟

A climate feedback mechanism is a process that changes the initial effect of a climate forcing, such as an increase in atmospheric CO2 concentration. If the feedback amplifies the original change, it is called a ]positive feedback. If it reduces the original change, it is a ]negbacke.

وهذا المفهوم مماثل لتغذية الرأي الصوتي في نظام العناوين العامة: إذ يلتقط الميكروفون الصوت ويزيده المضخم، ويصدر المتكلم صوتاً أعلى من صوت الميكروفون الذي يلتقط مرة أخرى، ويخلق حلقة متصاعدة، وفي نظام المناخ، قد تكون " الصوت " الأولي ارتفاعاً طفيفاً في درجة الحرارة، كما أن حلقات التعقيبات يمكن أن تجعل ذلك يرتفع أو يستقر.

ويقيم العلماء كمية التغذية المرتدة باستخدام البارامترات التي تسمى حساسية الاضطرابات ] - والاحترار بالتوازن الناجم عن مضاعفة ثاني أكسيد الكربون. وبدون أي تعليقات، فإن الاحترار سيكون حوالي 1.2C جزء؛ جيم. ولكن نظراً للتعليقات، فإن النطاق الفعلي المرجح هو 2.5 درجة كاملة من التعقيبات؛ جيم إلى 4 درجات من التعقيد؛

The Role of Feedback in Climate Sensitivity

ومن المثير للقلق أن حساسية المناخ هي أهم عدد في علوم المناخ، فهي تحدد مدى دفء الكوكب لمستوى معين من الانبعاثات، وأن التراجعات هي المصدر الرئيسي لعدم التيقن في هذا التقدير، وعلى سبيل المثال، إذا اتضح أن ردود الفعل السحابية أكثر إيجابية من ذي قبل، فإن الحساسية يمكن أن تكون أعلى من 4.5 من سيناريو الشراء المكبوت، وC - سيناريو كارثوم، وعلى العكس من ذلك، إذا كانت ردود الفعل السلبية تهيمن، فإن الحساسية قد تتكيف في نهاية الحساسية.

ونظرا لأن التغذية المرتدة تعمل على مختلف النطاقات الزمنية، فإن الملاحظات القصيرة الأجل )مثل البيانات الساتلية على مدى عقد من الزمن( قد لا تستوعب الاستجابة الطويلة الأجل الكاملة، وتوفر السجلات البالية للجراثيم من النواة الجليدية وطبقات الرواسب أدلة حاسمة على كيفية عمل التغذية المرتدة خلال فترات الدفء السابقة، مثل البليوسين )قبل ثلاثة ملايين سنة( عندما كانت مستويات ثاني أكسيد الكربون مماثلة لليوم، ولكن درجات الحرارة أعلى من ٢ إلى ٥٢؛

فهم هذه الآليات ليس فقط للأكاديميين، ويعتمد صانعو السياسات والمهندسون وقادة الأعمال التجارية على نماذج المناخ التي تتضمن ردود فعل لتقييم المخاطر، وتحديد أهداف الانبعاثات، والتخطيط للهياكل الأساسية لمستقبل سيكون أدفأ من الحاضر بالتأكيد.

آليات التغذية الإيجابية

إن التغذية المرتدة الإيجابية هي عوامل تسارع تغير المناخ، وهي تأخذ الاحترار الأولي وتحوّلها إلى درجة حرارة أكبر، كما أن ردود الفعل الإيجابية الأكثر تأثيرا، وكلها عمليات بدنية متميزة ودرجات متفاوتة من اليقين.

Ice-Albedo Feedback

إن الجليد والثلوج مظهران بشكل كبير )البطيخ(، أي أنهما يرتجفان معظم ضوء الشمس إلى الفضاء، وعندما يذوب ثلج أو جليد، فإن المياه السطحية - المحيطية المظلمة، أو الأرض المزروعة، أو الغطاء النباتي - معرضة، وهذه الأسطح تستوعب مزيدا من الإشعاع الشمسي، مما يؤدي إلى مزيد من الانصهار، مما يعرض سطحا أكثر ظلما، وهكذا، فإن هذه هي إحدى التعليقات الإيجابية على الأرض.

وتشهد المنطقة القطبية الشمالية هذه التغذية المرتدة بشدة، حيث إن سجلات السواتل بدأت في عام 1979، فقد انخفض حجم الجليد البحري في أيلول/سبتمبر بنسبة 13 في المائة تقريباً في العقد، حيث أن فقدان الجليد المظهري يكشف عن المحيط المظلم الذي يستوعب درجة حرارة أكبر ويعجل بالاحترار الإقليمي، وهذه الظاهرة، المعروفة باسم ، تضخيم القطب الشمالي ، تسبب دفء المنطقة القطبية الشمالية بسرعة أكبر من المتوسط العالمي.

وتشير الدراسات الأخيرة إلى أن القطب الشمالي يمكن أن يكون خالياً من الجليد تقريباً في الصيف بحلول الثلاثينات، وهو جدول زمني انتقل إلى الأمام بعقود مقارنة بالتوقعات المبكرة للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ، وأن التغذية المرتدة من الجليد إلى البطي هي السبب الرئيسي لذلك.

برنامج التغذية المغذية

فخار المياه هو أكثر غازات الدفيئة وفرة، وإن كان تركيزه يتحكم فيه بدرجة حرارة وليس انبعاثات بشرية مباشرة، فمع دفء الغلاف الجوي، يمكن أن يحمل أكثر رطبة - أي أكثر بنسبة 7 في المائة في كل درجة، بعد علاقة كلوسيوس - كلابون، ويزيد من فخاخ بخار المياه بدرجة أكبر من الإشعاع تحت الحمراء، مما يؤدي إلى زيادة الاحترار، مما يسمح بدوره للهواء بأن يحمل مزيدا من الرطوبة.

وتعتبر هذه التغذية المرتدة شديدة القوة وحسنة الفهم، وتظهر نماذج المناخ باستمرار أن التغذية المرتدة من بخار المياه تضاعف تقريباً من الاحترار من ثاني أكسيد الكربون وحده، وتؤكد الملاحظات الواردة من السواتل ومناطق الطقس أن بخار المياه في الغلاف الجوي آخذ في الازدياد تمشياً مع هذه التوقعات.

وفي حين أن الفيزياء الأساسية صلبة، فإن التعقيدات تنشأ لأن توزيع بخار المياه ليس موحداً، فالالطبقة العليا من التروبوسفير منطقة هامة للغاية: إذا أصبح أكثر رطبة هناك، فإن أثر الاحتباس الحراري قوي بشكل خاص، وتتفق النماذج والملاحظات على أن الرطوبة في الغلاف الجوي العلوي آخذة في الازدياد في المناطق المدارية، مما يزيد من تعزيز التغذية المرتدة.

Permafrost Thawing and Carbon Release

أرض البرومفروست التي ظلت مجمدة لمدة سنتين متتاليتين على الأقل حول ربع مساحة الأرض في نصف الكرة الشمالي، وهي تخزن كميات كبيرة من الكربون العضوي، متراكمة على مدى آلاف السنين من النباتات والحيوانات الميتة، وتضع التقديرات مجموع الكربون المقفل في البرمفروست على نحو ضعف الكمية الموجودة حالياً في الغلاف الجوي.

وعندما يبدأ الميكروبات في إزالة هذه المادة العضوية، حيث تُطلق ثاني أكسيد الكربون والميثان (CH4) أكثر قوة كغاز للدفء على المدى القصير، وإن كان لها عمر أقصر في الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون، ويتسبب إطلاق هذه الغازات في زيادة الاحترار، مما يؤدي إلى زيادة في التغذية العكسية، مما يؤدي إلى حدوث حلقة إيجابية خطيرة.

وهذه التغذية المرتدة جارية بالفعل، ففي سيبيريا وألاسكا، شكلت أجهزة الحفر الكبيرة من إطلاقات الميثان المتفجرة، وتزدهر البحيرات الحرارية بالغاز، وتشير التقديرات الحالية إلى أن الانبعاثات في أعماقها يمكن أن تضيف 0.2 إلى 0.3 من الوزن الإجمالي؛ وC من الاحترار الإضافي بحلول عام 2100 إذا استمرت الانبعاثات دون رقاب، ومع ذلك، فإن الحجم الدقيق لا يزال غير مؤكد لأن العملية تتوقف على سرعة حدوث انحرافات عضوية(2).

كلود فيدوباك (المكون السياسي)

إن السحابات هي أكبر مصدر وحيد لعدم اليقين في مجال حساسية المناخ، ويمكنها أن تكون إما بمثابة ردود فعل إيجابية أو سلبية حسب نوعها وارتفاعها وخواصها البصرية، وسحب صدعية عالية الارتفاع رقيقة ومتحولة؛ وتفخخ الإشعاعات تحت الحمراء بينما تبث ضوء الشمس، مما يدفئ الكوكب، وتوح النماذج بأن ارتفاع ونطاق السحب العالية السخاء قد يزيدان.

وتشير الدراسات المراقبة التي تستخدم البيانات الساتلية والنماذج التي تحل الغيوم إلى أن السحب العالية تستجيب بالفعل للاحترار بطرق تعزز تأثير الدفيئة، غير أن السحب هي ظواهر صغيرة وقصيرة العمر، تمثلها بدقة في نماذج المناخ العالمية لا تزال تشكل تحديا هائلا.

ولا يزال التنويه السحابي الصافي - التوازن بين العناصر الإيجابية والسلبية - هو المساهم الرئيسي في انتشار تقديرات حساسية المناخ عبر النماذج، والحد من هذا الشك يمثل أولوية عليا لعلوم المناخ.

آليات التغذية السلبية

إن ردود الفعل السلبية هي المثبطات، فهي تقاوم التغير الأولي وتساعد النظام المناخي على العودة إلى التوازن، وبدونها، كان الكوكب سيشهد بالفعل تقلبات في درجات الحرارة أشد بكثير في ماضيه، غير أن معظم التعليقات السلبية في السياق الحالي للاحترار السريع من قبل الإنسان لا تكفي لتعويض ردود الفعل الإيجابية القوية.

بلانك فيدباك (تردية السود)

وأبسط التعليقات السلبية هو قانون ستيفان - بولتزمان: فمع تزايد دفء أي جسم، يشع الطاقة بدرجة أكبر، ويبعث سطح الأرض والغلاف الجوي على إشعاع أكثر غموضاً في الفضاء مع ارتفاع درجات الحرارة، الذي يميل إلى تهدئة الكوكب، وهذه التغذية العكسية سلبية دائماً، وهي السبب الرئيسي لعدم توقف النظام إلى أجل غير مسمى، علماً بأن التغذية المرتدة من كوكب الأرض مفهومة، وأنها خط الأساس الذي تقاس عليه جميع التعليقات الأخرى.

معدل الرضاعة

ومعدل الانهيار هو المعدل الذي تنخفض فيه درجة الحرارة بارتفاعها، ففي المناطق المدارية، يميل الارتداد الرطب إلى إبقاء معدل الانهيار قريبا من القيمة الدائية الرطبة، وفي ظل الاحترار العالمي، يدفأ الغلاف الجوي العلوي أكثر من السطح في هذه المناطق، مما يقلل من معدل الحرارة الرأسي، مما يعني أن الغلاف الجوي للأرض يرتفع بدرجة أكبر (حيث أن الانبعاثات إلى الفضاء تأتي أساسا من الغلاف الجوي الأعلى).

كلود فيدباك (المكون التشريعي)

إن السحب المنخفضة المستوى وسحب السحب من السلالة سميكة وتغطي مناطق كبيرة من المحيطات دون المدارية، وهي تعكس جزءا كبيرا من ضوء الشمس القادم إلى الفضاء، وتبريد الأرض، وإذا أدى المناخ المشتعل إلى زيادة اتساع هذه الغيوم المنخفضة أو انعكاسها، فإن ذلك سيشكل تعليقات سلبية، وتشير بعض الدراسات إلى أن الغيوم المنخفضة قد تكون ضعيفة أو معزولة بسبب حرارة المناخ، مما يؤدي إلى تغذية إيجابية صافية، ولكن النقاش لا يزال يُذكر.

وتشير البحوث التي أجريت مؤخرا باستخدام الملاحظات الساتلية والنماذج ذات الاستبانة العالية إلى أن انخفاض الغطاء السحابي المنخفض قد ينخفض تحت الاحترار، ويزيد من الاحترار بدلا من أن يخفف من حدة ذلك، وهذا أحد الأسباب التي تجعل العديد من نماذج المناخ الحديثة تظهر الآن درجة من الحساسية أكبر من الصيغ السابقة، ويعود الجيل الأخير من النماذج (CMIP6) إلى حساسية مناخية متوسطة قوامها نحو 4.5 درجة مئوية؛ وساد، وارتفاع كبير عن التقديرات السابقة.

Carbon Cycle Feedback

ويمكن أن تؤدي مستويات ثاني أكسيد الكربون المرتفعة إلى حفز نمو النباتات، وهي عملية معروفة باسم تخصيب ثاني أكسيد الكربون، ويعني المزيد من الغطاء النباتي زيادة كمية الكربون التي يتم الحصول عليها من خلال تركيب الصور، مما يمكن أن يكون بمثابة تغذية مرتدة سلبية عن طريق إزالة بعض ثاني أكسيد الكربون الزائد من الغلاف الجوي، وتظهر الملاحظات الساتلية اتجاهاً عالمياً نحو الأخضر، لا سيما في خطوط العرض المتوسطة، يعزى إلى حد كبير إلى ارتفاع ثاني أكسيد الكربون.

غير أن هذه التغذية المرتدة محدودة، إذ أن القيود المغذية (وبخاصة النيتروجين والفوسفور) تحد من النمو الإضافي، ويمكن أن يؤدي الاحترار نفسه إلى قمع التكوين الضوئي في الغابات الاستوائية، وعلاوة على ذلك، فإن زيادة الارتداد من الميكروبات والنباتات، حيث أن التربة تدفأ بعض المكاسب، ويتضح من الأثر الصافي أن بالمصارف الكربونية في الأرض والمحيطات تبطئ بالفعل في كفاءة استيعابها.

Implications for Climate Projections

وتقضي التغذية المرتدة في مجال المناخ بأن يكون الفرق بين 1-5 درجة مئوية قابلة للإدارة؛ وعالم كارثية 4 درجات؛ وC+ العالم، وتتوقف درجة الحرارة المحتملة في المستقبل مباشرة على مدى قوة التعليقات الإيجابية ومدى سرعة سيرها، ويتجلى هذا الشك في مفهوم ](أ) الحساسية الناشئة .

وهذا يعني بالنسبة لصانعي السياسات أن استراتيجيات التخفيف يجب أن تكون قوية إلى مجموعة واسعة من النتائج، وحتى إذا اتضح أن التعليقات السلبية أقوى مما كان متوقعا، فإن المسار الحالي للانبعاثات (التي لا تزال ترتفع بنحو 1.5 في المائة سنويا قبل انعقاد مؤتمر الدول الجزرية الصغيرة النامية) يُحتمل أن تتجاوز العتبات التي لا رجعة فيها بعد ذلك، فعلى سبيل المثال، فإن تدهور مستويات الجليد في غرينلاند وورقات الجليد في القارة القطبية الجنوبية قد يرتفع إلى مستوى منخفض:

ومن شأن نماذج المناخ التي لا تتضمن ردود الفعل أن تقلل من المخاطر بشكل دقيق، ولهذا السبب تقوم الوكالات مثل وكالة ناسا، ووكالة ناورو للتكييف الوطني، ومكتب المملكة المتحدة للمستحضرات المعدنية باستمرار بتنقيح نماذجها لإدراج آخر فهم لعمليات التغذية المرتدة. ]] مرصد الأرض التابع للرابطة الوطنية لسواتل الملاحة بتوفير موارد تعليمية ممتازة بشأن آليات التغذية ، و[FLT:] تقرير الفريق العامل الأول بأكمله

نقاط الارتداد والنقاط التصفيقية

Some feedbacks are so powerful that they can push the climate system past a tipping point] - a threshold beyond which change becomes self-sustaining and irre-level on human timescales. Tipping elements include the Greenland ice sheet, the West Antarctic ice sheet, the Amazon rainCircforest (which could transition from rainforest to savanna due to drying and fire), and

فالتفاعلات بين هذه العناصر المائلة تؤدي إلى ظهور آراء إضافية، فعلى سبيل المثال، فإن الأمازون المنهار سيطلق بلايين الأطنان من الكربون، ويزيد من احترار الكوكب ويعجل بذوبان الجليد، ويضيف الجليد من غرينلاند المياه العذبة إلى شمال الأطلسي، مما قد يبطئ من قدرة المنظمة البحرية الدولية، مما يؤثر بدوره على أنماط الطقس على الصعيد العالمي، وهذه التعليقات المتردية غير ممثلة تمثيلا كافيا في النماذج الحالية، ولكنها تمثل " سيناريو مترابط بين الفرس " .

وتشير البحوث الأخيرة التي أجريت باستخدام البيانات المخففة إلى أن مناخ الأرض يمكن أن يتحول بين الدول بسرعة نسبياً، خلال عقود، وبين قرون من الزمن، عندما تتواءم الآراء، وأن آخر انتقال في الجانب الجليدي هو مثال على ذلك، ولكنه كان مدفوعاً بتغيرات بطيئة في مدار الأرض، فالاحترار اليوم يحدث بسرعة أكبر بكثير من أي تغير طبيعي في السنوات الخمسين الماضية، مما يعطي النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية وقتاً ضئيلاً للتكيف.

السياسات والتخفيف

إن فهم آليات التغذية المرتدة أمر حاسم في تصميم سياسة فعالة في مجال المناخ، فوجود ردود فعل إيجابية قوية يعني أن كلما طال انتظارنا لخفض الانبعاثات، كلما أصبح من الصعب تثبيت المناخ، ولا يسمح وقف العمل فقط بزيادة الضغط الأولي (التركيز على ثاني أكسيد الكربون)، بل ينشط أيضاً في زيادة التعليقات التي تغلق في الاحترار الإضافي.

فعلى سبيل المثال، إذا أضافت مادة " بيرموفرت ثاو " 0.3 من طراز " C " بحلول عام 2100، فإن الاحترار يجب أن يعوض عن ذلك عن طريق تخفيضات أكبر في الانبعاثات في القطاعات البشرية، وبالمثل، إذا ما عجلت ردود الفعل على الجليد بتعجيل الاحترار في المنطقة القطبية الشمالية، فقد يتطلب تخفيفا عالميا أكثر عدوانية إلى أن يبقى دون اتفاق باريس رقم 1.5 منطبق على اتفاقية باريس؛

وتهدف بعض مقترحات الهندسة الجيولوجية، مثل حقن الهباء الجوي الستراتوسفيري، إلى التصدي مباشرة للتغذية الإيجابية عن طريق الحد من ضوء الشمس القادم، غير أن هذه النهج لا تعالج السبب الجذري (تركيزات غازات الدفيئة) وتتحمل مخاطرها، بما في ذلك احتمال تعطيل النظم الموسمية واستنفاد الأوزون، وعلاوة على ذلك، لا يفي الهندسة الجيولوجية بأي شيء لوقف تحمض المحيطات، وهو نتيجة مباشرة لثاني أكسيد الكربون.

ولا تزال الاستراتيجية الأكثر أمانا وفعالية تتمثل في سرعة استخدام الوقود الأحفوري المخفف من انبعاثات الكربون، ووقف إزالة الغابات، ونشر التكنولوجيات لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، وتجعل التغذية المرتدة المناخية هذه الحاجة أكثر إلحاحا. وتبرز موارد التعليم التي توفرها الوكالة الوطنية للتنقيب عن المناخ الصلات بين القرارات العلمية والسياساتية .

وعلى المستوى الفردي، يمكن أن يعزز الوعي العام بآليات التغذية الارتجاعية الدعم للعمل الجريء، وعندما يفهم الناس أن ذوبان الجليد يعرض مياهاً أكثر ظلمة تستوعب مزيداً من الحرارة، أو أن تهزّم الأحجار تطلق كربوناً قديماً، فهما السبب في أن انتظار العمل ليس خياراً محايداً - أي سنة من حالات عدم العمل تعزز حلقات التغذية التي تجعل المشكلة أسوأ.

خاتمة

وآليات التغذية المرتدة المناخية هي المضخمات المخفية ومثبتات درجة حرارة كوكبنا، وهي تحدد ما إذا كانت دفعة صغيرة من الانبعاثات البشرية تتحول إلى حرارة كارثية أو تحول أكثر اعتدالاً، إذ أن التغذية المرتدة الإيجابية - أي إيه - إيه - إيه - إيه - إيه بي - بيزو - وكربون الكمبي - تتسارع بالفعل تغير المناخ في الوقت الحقيقي، بينما توجد ردود فعل سلبية ضعيفة جداً لمواجهة الثغرة الإيجابية القوية.

إن تحسين فهمنا لهذه التعليقات هو أحد أهم التحديات العلمية التي تواجه عصرنا، وهو يتطلب استثمارا مستمرا في عمليات الرصد الساتلية والدراسات الميدانية ونماذج الحاسوب الخارق، ولكن العلم وحده لا يكفي؛ ويجب ترجمة المعرفة إلى سياسة تقلل من الانبعاثات بسرعة وبصورة عادلة، والدائرة النهائية للتغذية المرتدة هي الحلقة بين العمل الإنساني وردود الأرض: إذا قلصنا الانبعاثات الآن، فإننا نضعف التعليقات الإيجابية التي تهدد بتقوية الحضارة.

وفي النهاية، لا يتعلق علم التغذية المرتدة المناخية بالجليد والسحب ودورات الكربون فحسب، بل يتعلق بمستقبل الحياة على الأرض، ولا يزال هذا المستقبل يكتب عن طريق الخيارات التي نتخذها اليوم. Climate Feedback (المنظمة) يقدم معلومات عن مطالبات تغير المناخ على نطاق العالم ، ويساعد المواطنين والقادة على القيام على حد سواء بنقل التعقيدات.