فالمستويات البحرية ليست ثابتة؛ فهي تتحول باستمرار استجابة لتفاعل معقد بين العوامل الطبيعية والبشرية، ومن أهم العوامل التي تؤدي إلى تيار المحيطات والتوسع الحراري، التي تشهد تغيرات ملحوظة في عالم الاحترار، ويكتسي فهم هذه الآليات أهمية حاسمة بالنسبة للتخطيط الساحلي، والقدرة على الصمود في الهياكل الأساسية، والتنبؤ بمخاطر العزل في المستقبل، وتدرس هذه المادة كيف تؤدي عمليات توسيع نطاق المياه في المحيط إلى زيادة الكتلة المائية في العالم، وكيف يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوثه إلى زيادة في الحجم.

المحيطات ودورها في مستوى البحر

إن تيارات المحيطات واسعة النطاق، ومستمرة في تدفق مياه البحر مدفوعا بالرياح، وتناوب الأرض، والفروق في كثافة المياه، والسحب الجاذبية للقمر والشمس )الجزر(، وهذه التيارات تنقل كميات هائلة من الحرارة والملح والمغذيات حول الكوكب، كما أنها تؤثر تأثيرا ميكانيكيا مباشرا على سطح البحر، مما يجعلها تهبط أو ترتفع في مناطق معينة.

كيف ترتفع أو ترتفع سرعة سطح البحر

إن أكثر الأمثلة انحرافا على هذه الظاهرة هي " خط الخليج " ، وهو حد غربي قوي يتدفق شمالا على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة، وقد يتحول أثر كوريوليس إلى اليمين )في نصف الكرة الشمالي(، مما يؤدي إلى ارتفاع المياه باتجاه الساحل، ويمكن أن يؤدي هذا الارتفاع الدينامي إلى رفع مستوى البحر المحلي بمقدار ٠,٥-١ متر فيما يتعلق بالمنطقة البحرية الساحلية.

وإلى جانب هذه الآثار الثابتة، يمكن أن تؤدي التغييرات في القوام أو الموقع الحالي إلى تغيير الاتجاهات الإقليمية في مستوى البحر، وقد ارتبط تباطؤ دائرة النقل البري القاحلي في المحيط الأطلسي، التي تشمل منطقة الخليج، بتسريع ارتفاع مستوى سطح البحر على طول منطقة أمريكا الشمالية الشرقية وأجزاء من أوروبا، وارتفاع معدل النمو في المياه في المنطقة دون الإقليمية إلى حد كبير.

شتات الرياح والتغير الحالي

إن الإجهاد الريحي هو المحرك الرئيسي للتيارات السطحية، فالتغيرات في أنماط الرياح الكبيرة - مثل تكثيف أو تحول الأعمدة في غرب المحيط - يمكن أن تغير قوة ومركز طاقات المحيط، كما أن ارتفاع معدلات الحرارة في منطقة المحيط الهادئ في المناطق الساحلية الطويلة الأجل، والنينيو - جنوب المحيط الهادئ، ينتجان في الوقت نفسه آثارا مختلفة على مستوى البحر عن طريق إعادة توزيعها على المناطق الساحلية.

وقد نضجت قياسات التيارات البحرية بشكل كبير خلال العقدين الماضيين، حيث إن مجموعة أرغو من عوامات التنميط، وأجهزة التأجير الساتلية (مثل جيسون - 3 وسينتيل - 6)، والطرق المتحركة توفر بيانات مستمرة، وهذه الأدوات لا تكشف فقط عن المجال الحالي بل تكشف أيضا عن تفاوته في النطاقات الزمنية الموسمية إلى التسبب في دمار.

التوسع الحراري وارتفاع منسوب البحر

والتوسع الحراري هو العملية المادية التي تزداد فيها المياه في الحجم مع ارتفاع درجة حرارتها، ففي المحيط العالمي، حيث يبلغ متوسط درجة الحرارة نحو 3.5 درجة مئوية، يمكن أن يؤدي الاحترار بعشرات قليلة من الدرجة إلى ارتفاع قابل للقياس في مستوى سطح البحر، ويُعترف الآن بهذه العملية بوصفها أحد المساهمين الرئيسيين في ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي، أما الثانية فهي تذوب الجليد البري (الجليد والجليد).

فيزياء التوسع الحراري

إن معامل التوسع الحراري في مياه البحر ليس ثابتا؛ فهو يتوقف على درجة الحرارة والملوحة والضغط، فالمياه السطحية المشتعلة تتسع بدرجة أكبر من درجة الاحترار في المياه العميقة الباردة، غير أن الحجم الكلي للمحيطات واسع جدا بحيث يتحول حتى متوسط صغير إلى ارتفاع كبير، ويقدر أن التوسع الحراري خلال الفترة ١٩٩٣-٢٠ قد أسهم في اتجاه نحو ١,٣ من ال ١,٥ من المليمتر سنويا، مما يمثل زيادة إجمالية في مستوى سطح البحر.

ومن المهم أن التوسع الحراري ليس موحدا، حيث أن ارتفاع 700 متر من المحيط قد دفأ بدرجة كبيرة، بينما كانت الطبقات الأعمق أقل دفئا (رغم أن الاحترار في أعماق المحيط يحدث الآن) وتتم امتصاص الحرارة في المقام الأول في المناطق الفرعية وخط العرض الأوسط، ثم نقلت القطب بالتيارات، ونتيجة لذلك، شهدت بعض المناطق ارتفاعا محليا كبيرا.

ملاحظات وحدة حرارة المحيطات

إن التوسع الحراري الكمي يتطلب قياسات دقيقة لدرجات حرارة المحيطات بعمق، ويوفر برنامج آرغو، الذي بدأ في أوائل العقد الأول من القرن الماضي، مجموعة عالمية من سمات العوامات التي تقيس درجة الحرارة والملوحة من السطح إلى 2000 مترا، وتمتد سجلات درجة الحرارة في سطح البحر التي تُستخدم في السواتل إلى ثمانينات القرن الماضي، وتظهر هذه البيانات مجتمعة أن المحيط قد استوعب أكثر من 90 في المائة من الطاقة الفائضة من عام 1970

ويتسارع معدل التوسع الحراري، وتشير النماذج والملاحظات إلى أن زيادة المساهمة في ارتفاع مستوى سطح البحر قد ارتفعت من حوالي 0.6 ملم/لتر في السبعينات إلى أكثر من 1.4 ملم/لتر في 2010ات، ويقود هذا التسارع إلى حد كبير إلى الارتفاع المستمر في متوسط درجات الحرارة العالمية وتزايد القدرة الحرارية للمحيط الأعلى.

أنماط التوسع الحراري الإقليمية

ولا يحدث التوسع الحراري على نحو متساو في جميع أنحاء العالم، وتظهر خريطة الاتجاهات في مستوى البحر من التأشيرات الساتلية نمطا متميزا: إذ أن المعدلات أعلى في غرب المحيط الهادئ المداري والمحيط الهندي، والطاقة دون المدارية، والأجزاء السفلية في شرق المحيط الهادئ وأجزاء من المحيط الجنوبي، وتنشأ هذه الاختلافات بسبب تداول المحيطات، وتنتقل التيارات المياه الدافئ من المناطق المدارية إلى مناطق أعلى من حيث ترتفع فيها المياه الباردة.

وتشير التوقعات المستقبلية للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن التوسع الحراري سيظل مساهما رئيسيا في ارتفاع مستوى سطح البحر لقرون، حتى وإن استقرت انبعاثات غازات الدفيئة، وفي إطار سيناريو مرتفع الانبعاثات (SSP5-8.5)، يمكن للتوسع الحراري وحده أن يضيف 0.2 إلى مستوى البحر المتوسط العالمي بحلول عام 2100 و 1 إلى 2 مترا بحلول عام 2300.

الآثار المشتركة على مستويات البحار

ولا تعمل تيارات المحيطات والتوسع الحراري بمعزل عن بعضها البعض، بل تتفاعل مع بعضها البعض، وتنتج عن تأثيرها المشترك تغييرات على مستوى البحر لوحظت على السواحل، وهذا الفهم ضروري لفصل التباين الطبيعي عن الاتجاهات القسرية ولإسقاطات محلية موثوقة.

جيم - الاختبار الإقليمي للسائقين

وفي أي موقع معين، يتمثل التغيير الملحوظ في مستوى سطح البحر في مجموع عدة مساهمات: الارتفاع العالمي (الذي يهيمن عليه التوسع الحراري والهبوط الجليدي)، والتغيرات الدينامية الإقليمية بسبب التيارات والتغيرات في كثافة المحيطات (التي كثيرا ما تسمى " مستوى البحر الدينامي " )، والآثار الغرامية والتناوبية الناجمة عن فقدان الكتلة الجليدية، والحركة الأرضية العمودية (الجانبية أو الارتفاع).

وفي مناطق ساحلية كثيرة، يمكن أن تؤدي التغيرات الدينامية في مستوى سطح البحر من التيارات إلى زيادة أو تعويض الارتفاع العالمي، ففي الولايات المتحدة الغربية، أدى مزيج من الارتفاعات المحلية التي تحركها الرياح، والتحول الجنوبي لتيار كاليفورنيا إلى معدلات " ساد " على مستوى البحر - وهي معدلات تقل عن المتوسط العالمي، بل قد تتراجع في بعض الأماكن، غير أن هذه الهالات الإقليمية حساسة إزاء التغيرات في أنماط الرياح والعقود القادمة.

دور الملح والكثافة

كما أن تغيرات الكثافة تؤثر على مستوى سطح البحر، فالمياه العذبة أقل كثافة من المياه المالحة؛ وبالتالي فإن المنطقة التي تتلقى كميات كبيرة من مياه الأنهار أو الجليد المذوب قد تشهد ارتفاعاً في مستوى سطح البحر المحلي بسبب انخفاض الكثافة، وفي محيطات القطب الشمالي والمحيطات شبه القطبية، فإن التوليد من المياه الجليدية وزيادة التهطال يقلل من كثافة المياه السطحية، مما يؤدي إلى توسع طفيف في المياه الجوفية.

رصد النظام الموحد ونمذجه

ويعتمد المجتمع العلمي على مزيج من التأمات الساتلية (لطول سطح البحر المحدد)، وعوامات آرغو (للدرجات الحرارية والملوحة)، وقياسات المد (للسجلات الساحلية الطويلة الأجل)، ونماذج المحيطات (لتحفيز الديناميات) وينسق نظام رصد مستوى سطح البحر العالمي بيانات المكوّنة من المد والجزر بنسبة 90%، بينما تُظهر دائرة رصد البيئة البحرية في كوبرنيخ منتجات المحيطات التشغيلية().

وعلى الصعيد المحلي، يستخدم المخططون " توقعات ارتفاع مستوى سطح البحر " التي تتضمن نواتج نموذجية.() كما أن بوابة مستوى سطح البحر [التغيرات في مستوى سطح البحر] تقدم توقعات مصممة حسب الطلب تُحسب للتوسع الحراري والتغييرات الحالية والآثار الجاذبية.() وبالمثل، فإن

عوامل رئيسية أخرى وتوقعات طويلة الأجل

وفي حين أن تيارات المحيطات والتوسع الحراري هي أمر أساسي، فإنها تشكل جزءا من نظام أكبر، فإمضاء المراحيض وصحائف الجليد تضيف المياه إلى المحيط، ولكنها أيضا تغير الجاذبية والتناوب، مما يجعل مستويات البحر تهبط قرب الجليد المذوب وترتفع بعيدا، كما أن استنفاد المياه الجوفية وتشييد خزانات المياه يؤثران أيضا على مستوى البحر المتوسط على الصعيد العالمي، وفي المدى الطويل، فإن القصة المهيمنة تزيد من اختلال الطاقة في الأرض.

السيناريوهات المستقبلية وتأثيرات السواحل

وفي إطار سيناريوهات الانبعاثات المتوسطة المدى، يتوقع أن يسهم التوسع الحراري بـ 0.2 إلى 0.3 متر بحلول عام 2100، وفي ظل السيناريوهات العالية، يمكن أن يتجاوز التوسع 0.4 مترا، وقد يصل الارتفاع الكلي في مستوى سطح البحر، مجتمعين بمساهمات في صفائح الجليد، إلى 1 إلى 2 مترا بحلول عام 2100، وإلى عدة أمتار بحلول عام 2300، وحتى إذا توقفت الانبعاثات اليوم، فإن التوسع الحراري سيستمر لمدة قرون بسبب تباطؤ التكيف مع البيئة.

وبالنسبة للمهندسين وصانعي السياسات، فإن فهم دور تيارات المحيطات أمر حاسم في تصميم هياكل لا يمكن أن تتحمل مستويات أعلى من المياه فحسب، بل أيضاً تغيرات في موجة العواصف والطاقة الموجية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي التحول في إطار مبادرة الخليج إلى تغيير مسارات الأعاصير وكثافتها، مما يزيد من حدة المخاطر الناجمة عن ارتفاع مستوى سطح البحر.

أوجه عدم اليقين وأهمية مواصلة المراقبة

ورغم أوجه التقدم، لا تزال هناك أوجه عدم يقين، حيث إن كمية الاحترار العميق في أعماق المحيطات، والسلوك المستقبلي للجنة الاستشارية لشؤون الإدارة والميزانية، والارتدادات بين عمليات إعادة التوزيع الجارية والسطحية البحرية، هي مجالات بحث نشطة، وقد تم توسيع نطاق برنامج آرغو ليشمل الغرامات العائمة (حتى 6000 متر) لاحتجاز الدفء في أعماق المحيطات.

وباختصار، فإن تيارات المحيطات والتوسع الحراري هي عوامل رئيسية للتغيير على مستوى البحر، إذ تعمل بشكل متضافر على تحقيق اتجاهات عالمية وتقلبات إقليمية قوية، وتعيد توزيع المياه والحرارة، مما يتسبب في ارتفاعات وهبوطات على مستوى البحر على الصعيد المحلي، مما يمكن أن يخفي أو يضخم إشارة التوسع الحراري الكامنة، والتوسع الحراري نفسه هو نتيجة مباشرة لدفء المحيطات، مما يؤدي إلى حدوث كسور كبير في عمليات الرصد التي لوحظت في القرون.