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 في الأرض - 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 في مجال المناخ، وتصنفها في 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.[FLT:

وهذا المفهوم مماثل لتغذية الرأي الصوتي في نظام العناوين العامة: إذ يلتقط الميكروفون الصوت، ويزيده المضخم، ويصدر المتكلم صوتاً أعلى من صوت الميكروفون 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.

ويقيّم العلماء كمية التعليقات باستخدام البارامترات التي تسمى حساسية الاضطرابات - الاحترار بالتوازن الناجم عن مضاعفة ثاني أكسيد الكربون. وبدون أي تعليقات، فإن الاحترار سيكون حوالي 1.2C من أصل ثاني أكسيد الكربون؛ جيم. ولكن نظراً للتغذية المرتدة، فإن النطاق الفعلي المرجح هو 2.5 من الحجم الإجمالي؛ جيم إلى 4 من أشكال عدم اليقين؛

The Role of Feedback in Climate Sensitivity

ومن الملاحظ أن حساسية المناخ هي أهم عدد في علوم المناخ، حيث تحدد مدى دفء الكوكب لمستوى معين من الانبعاثات، كما أن الانتكاسات هي المصدر الرئيسي لعدم التيقن في هذا التقدير، وعلى سبيل المثال، إذا اتضح أن ردود الفعل السحابية أكثر إيجابية من ذي قبل، فإن الحساسية قد تكون أعلى من 4.5 درجة في فئة المبيعات؛ وC-a سيناريو كارثومي، وعلى العكس من ذلك، إذا كانت ردود الفعل السلبية تهيمن على الزمن المنخفض.

ونظرا لأن التغذية المرتدة تعمل على مختلف النطاقات الزمنية، فإن الملاحظات القصيرة الأجل )مثلا من البيانات الساتلية على مدى عقد من الزمن( قد لا تستوعب الاستجابة الطويلة الأجل الكاملة، وتوفر السجلات البالية من النواة الجليدية وطبقات الرواسب أدلة حاسمة على كيفية عمل التغذية المرتدة خلال فترات الدفء السابقة، مثل البليوسين )قبل ٣ 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 وزعماء الأعمال التجارية على نماذج المناخ التي تتضمن ردود فعل لتقييم المخاطر، وتحديد أهداف الانبعاثات، والتخطيط للهياكل الأساسية لمستقبل سيكون أدفأ من الحاضر بالتأكيد.

آليات التعافي الإيجابي

ومن المضاعفات الإيجابية التي تبعث على تسارع تغير المناخ، وهي تأخذ الاحترار الأولي وتتحول إلى دفء أكبر، كما أن ما يلي هو أكثر التعليقات الإيجابية تأثيرا، وكلها عمليات مادية 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 يكشف سطحا أكثر ظلما، وهكذا، هذه التغذية الإيجابية من الطبقة الأرضية.

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 المعكس يكشف عن المحيطات الأكثر ظلماً، التي تستوعب درجة الحرارة، وتتسارع الاحترار 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.

ماء - رنين ماء

وثبات المياه هو أكثر غازات الدفيئة وفرة، وإن كان تركيزه يتحكم في درجة الحرارة بدلاً من الانبعاثات البشرية المباشرة، فمع دفء الغلاف الجوي، يمكن أن يكون أكثر رطبة - أي أكثر بنسبة 7 في المائة في كل درجة، بعد علاقة كلوسيوس - كلابون، وزيادة في مصيدة بخار المياه، مما يتسبب في زيادة الاحترار، مما يسمح بدوره للهواء بأن يحمل قدراً أكبر من الرطوبة.

وتعتبر هذه التغذية المرتدة قوية جداً وسليمة، وتظهر نماذج المناخ باستمرار أن التغذية المرتدة من بخار المياه تضاعف تقريباً من الاحترار من ثاني أكسيد الكربون وحده، وتؤكد الملاحظات 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 هي منطقة هامة للغاية: إذا أصبحت أكثر رطبة هناك، فإن أثر الدفيئة 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)، تكون الميثان أكثر قوة كغاز للدفء على مدى فترات زمنية قصيرة، وإن كانت لها عمر أقصر في الغلاف الجوي من ثاني أكسيد الكربون، ويتسبب إطلاق هذه الغازات في زيادة الاحترار، مما يؤدي إلى زيادة في التغذية المرتدة، 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 التي ترتعش بالغاز، وتشير التقديرات الحالية إلى أن الانبعاثات في أعماقها يمكن أن تضيف 0.2 إلى 0.3 من الإنبعاثات؛ وC من الاحترار الإضافي إلى جانب 2100 إذا استمرت الانبعاثات دون رقاب، ومع ذلك، فإن الحجم الدقيق لا يزال غير مؤكد لأن العملية تتوقف على سرعة حدوث انحرافات عضوية.

كلود فيدوباك (المكون السياسي)

إن السحابات هي أكبر مصدر وحيد لعدم اليقين في مجال حساسية المناخ، ويمكنها أن تكون بمثابة ردود فعل إيجابية أو سلبية حسب نوعها وارتفاعها وخواصها البصرية، وسحبات القشور العالية الارتفاع رقيقة ومتحولة؛ وتفخخ الإشعاعات التي تُطلق تحت الحمراء، وتسمح بإشعال ضوء الشمس، مما يدفئ الكوكب، وتوحي النماذج بأن ارتفاع السحب العالية السحاب ونطاقها قد يزيدان، ويزيدان من الارتداد.

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، فبدونها، 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 أن أي جسم يدفأ، فإنه يشع طاقة أكبر، ويثير سطح الأرض والغلاف الجوي مزيدا من الإشعاع تحت الحمراء إلى الفضاء مع ارتفاع درجات الحرارة، الذي يميل إلى تهدئة الكوكب، وهذه التغذية العكسية سلبية دائما، وهي السبب الرئيسي الذي يجعل النظام لا يهرب إلى أجل غير مسمى، وينعكس رد فعل بلانك على نحو جيد، وخط 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 للرطوبة الرطبة، وفي ظل الاحترار العالمي، يدفأ الغلاف الجوي العلوي أكثر من السطح في هذه المناطق، مما يقلل من معدل الحرارة العمودية، مما يعني أن الغلاف الجوي للأرض يرتفع إلى أعلى من الغلاف الجوي الأعلى.

كلود فيدباك (المكون التشريعي)

إن السحب المنخفضة المستوى وسحب السحب من السلالات السائبة ذات الغطاء الحرجي سميكة وتغطي مساحات كبيرة من المحيطات دون المدارية، وهي تعكس جزءا كبيرا من ضوء الشمس القادم إلى الفضاء، وتبريد الأرض، وإذا أدى المناخ المدفئ إلى أن تصبح هذه السحب المنخفضة أكثر اتساعا أو انعكاسا، فإن ذلك سيشكل تعليقات سلبية، وتشير بعض الدراسات إلى أن السحب المنخفضة قد تكون ضعيفة أو معزولة بسبب حرارة المناخ، مما يؤدي إلى صاف إيجابية، ولكن النقاش.

وتشير البحوث التي أجريت مؤخرا باستخدام الاصطناعية والنماذج ذات الاستبانة العالية إلى أن انخفاض الغطاء السحابي المنخفض قد ينخفض تحت الاحترار، ويزيد من الاحترار بدلا من أن يخفف من حدةه، 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 من التوازن تبلغ نحو 4.5 درجة مئوية؛ وسادية، وسادية، وهي زيادة كبيرة عن التقديرات السابقة.

Carbon Cycle Feedback

ويمكن أن يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى حفز نمو النباتات، وهي عملية تعرف 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 الخضرنة، لا سيما في خطوط العرض المتوسطة، ويُعزى 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 كبح التكوين الضوئي في الغابات المدارية، كما أن زيادة الارتعاش من الميكروبات والنباتات، حيث أن التربة تدفأ بعض المكاسب، ويدل الأثر الصافي على أن بالمصارف الكربونية البرية والمحيطية قد تباطأ بالفعل في كفاءة استيعابها.

Implications for Climate Projections

وتقضي التغذية المرتدة في مجال المناخ بأن يُحدث الفرق بين 1-5 درجة مئوية قابلة للإدارة؛ وعالم كارثية و4 درجات مئوية؛ وC+عالم، وتتوقف درجات الحرارة المحتملة في المستقبل مباشرة على مدى قوة التعليقات الإيجابية ومدى سرعة ركبها، ويُستدل من 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 أن تصبح قاعدة بيانات COVID) عرضة للعبور، حيث تصبح التعليقات الإيجابية التي تتردد عليها لا رجعة فيها، فعلى سبيل المثال، فإن تذوب محركات غرينلاند وجليد القطبية الجنوبية نقطة ضعف جليد درجة الحرارة:

ومن شأن نماذج المناخ التي لا تتضمن ردود الفعل أن تقلل من المخاطر بشكل دقيق، وهذا هو السبب في أن الوكالات مثل وكالة ناسا، ووكالة ناورو للتوحيد القياسي، ومكتب المملكة المتحدة للمعدات تصقل باستمرار نماذجها لكي تدمج آخر فهم لعمليات التغذية المرتدة. ] مرصد الأرض التابع للرابطة يوفر موارد تعليمية ممتازة بشأن آليات التغذية المرتدة ، و[FLT:] تقرير الفريق العامل الأول عن البيئة البحرية الدولية

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 become self-sustaining and irre-level on human timescales. Tipping elements include the Greenland ice sheet, the West Antarctic ice sheet, the Amazon rainforest (which could transition from rainforestforest to savanna due to drying and fire), and

فالتفاعلات بين هذه العناصر المائلة تخلق ردودا إضافية، فعلى سبيل المثال، فإن الأمازون المنهار سيطلق بلايين الأطنان من الكربون، ويزيد من دفء الكوكب ويسرع في ازدهار الجليد، ويضيف الجليد من غرينلاند المياه العذبة إلى شمال الأطلسي، مما قد يبطئ من قدرة المنظمة البحرية الدولية، الأمر الذي يؤثر بدوره على أنماط الطقس على الصعيد العالمي، وهذه التغذية المرتدة المتردبة 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، في غضون 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، وحدث اليوم حرارة أسرع 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 الإجبار الأولي (تركيز ثاني أكسيد الكربون) بل ينشط أيضاً بتوسيع 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 أساس الجليد بتعجيل الاحترار في المنطقة القطبية الشمالية، فقد يتطلب تخفيفا عالميا أكثر عدوانية إلى أن يبقى تحت اتفاق باريس 1-5 منطبقا على اتفاقية باريس؛

وترمي بعض المقترحات المتعلقة بال الهندسة الجيولوجية، مثل حقن الهباء الجوي الستراتوسفيري، إلى التصدي مباشرة للتغذية الإيجابية عن طريق الحد من ضوء الشمس القادم، غير أن هذه النُهج لا تعالج السبب الجذري (تركيزات غازات الدفيئة) وتتحمل مخاطرها الخاصة، بما في ذلك احتمال تعطيل النظم الموسمية واستنفاد الأوزون، وعلاوة على ذلك، لا يُحدث هندسة الجيولوجية أي 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 للمناخ هذا الأمر أكثر إلحاحا. وتبرز موارد التعليم التي توفرها الوكالة الوطنية للآلاف بشأن التغذية المرتدة في مجال المناخ الصلات بين القرارات العلمية والسياساتية .

وعلى المستوى الفردي، يمكن أن يعزز الوعي العام بآليات التغذية الارتجاعية الدعم للعمل الجريء، وعندما يفهم الناس أن ذبذب الجليد يكشف عن مياه أظلم تستوعب قدراً أكبر من الحرارة، أو أن تهزف البرموفر تطلق كربوناً قديماً، فهما السبب في أن انتظار العمل ليس خياراً محايداً - أي سنة من حالات عدم العمل تعزز حلقات التغذية المرتدة التي تجعل المشكلة أسوأ.

خاتمة

إن آليات التغذية المرتدة المناخية هي المضخمات المخفية ومثبطات درجة حرارة كوكبنا، وهي تحدد ما إذا كان الدافع الصغير من الانبعاثات البشرية يتحول إلى دفء كارثي أو تحول أكثر اعتدالاً، إذ أن التغذية المرتدة الإيجابية - أي إيه - إيه - إيه - إيه إيه - إيه بي - وكربونهرمونات السحب - تتسارع بالفعل في تغير المناخ في الوقت الحقيقي، مع أنها حقيقية، غير متجاوبة بشكل كبير على التصدي للثبات.

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 تخفض الانبعاثات بسرعة وإنصاف، والحلقة النهائية للتغذية المرتدة هي حلقة الارتداد بين العمل البشري ورد الأرض: إذا قلصنا الانبعاثات الآن، فإننا نضعف التعليقات الإيجابية التي تهدد بتقوية الحضارة.

وفي النهاية، لا يتعلق علم التغذية المرتدة المناخية فقط بالجليد والسحب ودورات الكربون، بل يتعلق بمستقبل الحياة على الأرض، ولا يزال هذا المستقبل يكتب من خلال الخيارات التي نتخذها اليوم. Climate Feedback (المنظمة) يقدم معلومات موثقة عن مطالبات تغير المناخ ، ويساعد المواطنين والقادة على معاودة السير على التعقد.