مقدمة: النظام الدائري للمحيطات

إن تيارات المحيطات تعمل كنظام دراسي واسع للكوكب، وإعادة توزيع الحرارة والمغذيات والغازات على نحو لا يكل في جميع أنحاء العالم، وتعود إلى التفاعل بين الرياح، وتدرجات الحرارة، والفروق في الملوحة، وتنتقل هذه التدفقات الدينامية الطاقة الشمسية من خط الاستواء المداري إلى القطبين ودورة المغذيات الأساسية من أعماق المحيط إلى كل المياه السطحية المشرقة.

غير أن تغير المناخ يغير تغيرا عميقا فيزياء المحيط، إذ إن ارتفاع درجات الحرارة السطحية البحرية، والهبوط المتسارع للقبائل الجليدية القطبية، وتغير أنماط التداول في الغلاف الجوي، كلها عوامل تعطل النظم الحالية الراسخة، وهذه التغيرات لها آثار مسببة للثغرات على أنماط الطقس العالمية، وارتفاع مستوى سطح البحر، وهيكل النظم الإيكولوجية البحرية ووظائفها، ومن الضروري التوصل إلى فهم شامل للأجواء الطبيعية لسياقات المحيطات المتعددة.

السائقين الفيزيائيين لحركة المحيط

Thermohaline Circulation: The Global Conveyor Belt

وتكمن شبكة واسعة ومتشابكة من التيارات المعروفة باسم تداول حرارة الأنتاركتيكا، التي كثيرا ما توصف بأنها حزام النقل العالمي للمحيطات، وهذا النظام يحركه أساسا تغيرات في كثافة المياه، التي تتوقف على درجة الحرارة )الحوض الحراري( والملوحة )الحوض(، والماء الملوحى الملوث والملح هو الكثافة والبوالي في المناطق القطبية، ولا سيما في مسافات المياه الجوفية.

إن دائرة التقلبات الرحيمية في المحيط الأطلسي هي عنصر حاسم في هذا النظام، وهي تحمل مياها سطحية دافئة شمالا على طول الساحل الشرقي للأمريكتين وأوروبا الغربية، حيث تصبح المياه باردة، أكثر ملحا نتيجة للتبخر والغرق، وتتدفق المياه العميقة بعد ذلك جنوبا على طول قاع المحيط، وترتفع في نهاية المطاف في مناطق أخرى لإكمال الدورة، ويمكن أن ترتفع دورة التوزيع الكامل إلى ألفية كاملة.

وقد تكون للاضطرابات التي تكتنف حزام النقل هذا عواقب عالمية عميقة، بما في ذلك تغير أنماط الطقس، والتحولات في أحزمة الأمطار المدارية، والتغيرات في مستوى سطح البحر، ولذلك فإن فهم الآليات التي تدفع لجنة الخيارات التقنية المعنية بالإيدز وحساسيتها إزاء المتغيرات المناخية أمر حاسم بالنسبة للتنبؤ بدول المحيطات والمناخ في المستقبل.

Wind-Driven Currents and Gyres

وعلى سطح المحيط، تتجه التيارات أساسا إلى أنماط الرياح العالمية وتناوب الأرض، وتتجه الرياح التجارية قرب خط الاستواء والغرب في خطوط العرض الوسطى، إلى جانب تأثير كوريوليس، إلى توليد نظم تعميمية كبيرة تسمى " غيريس " ، وتدور هذه الطاقات في طول نصف الكرة الشمالي وفي ضوء الموجات المقابلة في المحيط، مما يؤدي إلى استمرار حركة مياه نصف الكرة الجنوبي.

إن تيارات الحدود الغربية مثل خط الخليج في شمال الأطلسي وتيار كوروشيو في شمال المحيط الهادئ هي مجاري ضيقة وعميقة وسريعة التدفق تنقل أعمدة المياه الحارة، وهي ذات أهمية حاسمة في إدارة المناخ الإقليمي ودعم النظم الإيكولوجية البحرية الغنية، وعلى العكس من ذلك، فإن تيارات الحدود الشرقية مثل تيار كاليفورنيا والقناري أوسع نطاقا، وضحلية، وبطيئة الإنتاجية، وتحمل تأثيرات مياه مبردة على خط الاستواء.

فالغيريس دينامية ومستجيبة للتغيرات في نظم الضغط الجوي وقوام الرياح، ويمكن أن تؤدي التحولات التي تحدثها المناخ في أنماط الرياح إلى تغيير موقع هذه الطاقة وكثافتها وهيكلها، مع ما يترتب على ذلك من آثار هامة على تداول المحيطات والنظم الإيكولوجية.

التعاليم الساحلية: مهندس الإنتاجية البحرية

إن الارتفاع الساحلي هو أحد أهم العمليات الحيوية للمحيطات في الحفاظ على الحياة البحرية، وهو يحدث أساسا على طول تيارات الحدود الشرقية عندما تهب الرياح السائدة بالتوازي مع الساحل، ويتسبب تأثير كوريوليس في دفع المياه السطحية إلى الخارج (وهي ظاهرة معروفة باسم نقل إكمان)، مما يؤدي إلى ارتفاع المياه العميقة الباردة الغنية بالمغذيات إلى السطح ليحل محل المياه المشردة.

ويغذي هذا التدفق من المغذيات النمو المتفجر في البيتو بلانكتون، والنباتات المجهرية التي تشكل قاعدة شبكات الأغذية البحرية، وتدعم هذه الإنتاجية الكثافة السكانية من الأسماك والطيور البحرية والثدييات البحرية، وتتكون من مناطق سكنية من أغنى مصائد الأسماك في العالم، وتسهم أربعة من المناطق الغربية الرئيسية في تربيتها في المناطق الإيكولوجية في جنوب كاليفورنيا، وتصطاد فيها تقريباً عشرين من المناطق.

غير أن الديناميات المادية الحساسة التي تنظم الارتقاء بالسكن حساسة للغاية إزاء التغيرات في قوة الرياح ودرجة حرارة المحيطات والتقسيم، ويمكن أن تتراكم أوجه الإخلال بهذه العمليات من خلال النظم الإيكولوجية بأكملها، مما يغير تكوين الأنواع وإنتاجيتها.

Climate Change as a Physical Disruptor

تأطير المحيطات وزيادة التضخيم

وقد امتصت محيطات العالم أكثر من 90 في المائة من الحرارة الزائدة الناجمة عن انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ، مما جعلها أكبر مغسلة حرارية للكوكب، وهذا الاحترار ليس موحداً، وأكثر وضوحاً على السطح، حيث يخترق الإشعاع الشمسي، ومع احترار المياه السطحية، فإنها تصبح أقل كثافة مقارنة بالطبقات الأكثر برودة وأعمق مما يؤدي إلى زيادة التذبذب - طبقة أقوى وأكثر استمراراً من كتل المياه القائمة على درجة الحرارة.

ويؤدي ارتفاع التضخيم إلى إعاقة الخلط الرأسي بين المياه السطحية والعميقة، مما يحد من انتقال المغذيات إلى أعلى مما يلزم لنمو البستنة في المنطقة التي ترتفع فيها شروق الشمس، وبالتالي فإن مناطق كبيرة من المحيط، لا سيما في المناطق المدارية والغلافية، أصبحت فقيرة في المغذيات، أو آثاراً في اليونيتروفيك، مما يقوض الإنتاجية الأولية.

The IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere] highlights the expansion of these oligotrophic gyres as a direct consequence of climate-driven warming and stratification increases, threatening the productivity and resilience of marine ecosystems globally.

تصفية وتباطؤ أعمال لجنة الرصد والتحقق والتفتيش

وفي شمال الأطلسي، ظهر اتجاه مقلق نحو المياه السطحية المتطايرة بسبب تسارع تدهور الغطاء الجليدي في غرينلاند والثلج البحري في القطب الشمالي، فالماء العذبة أقل كثافة من مياه البحر المالحة، ويقل تدفقه من كثافة المياه السطحية، مما يعطل غرق المياه الباردة والملحة التي تدفع الأطراف العميقة في AMOC.

وتكشف البيانات المراقبة من أدوات مثل مجموعة برامجيات إعادة البناء، إلى جانب عمليات إعادة البناء المخففة، أن اللجنة الاستشارية لشؤون الإدارة والميزانية في وضع أضعف حالتها في أكثر من 600 1 سنة، وأن استمرار التباطؤ أو الانهيار المحتمل للجنة البحرية الدولية سيكون له عواقب واسعة النطاق، بما في ذلك:

  • انخفاض النقل الحراري شمالا، مما قد يسبب التبريد في القطب الشمالي من المحيط الأطلسي على الرغم من الاحترار العالمي.
  • ارتفاع مستوى سطح البحر المعجل على طول الساحل الشرقي للولايات المتحدة بسبب التغيرات في تداول المحيطات وتوزيع المياه.
  • وتعتمد التحولات في أنماط هطول الأمطار المدارية، التي تؤثر على النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية على نظم يمكن التنبؤ بها للرياح والتنبؤ بالهطول.

Ongoing research] aims to refine projections of when critical thresholds might be crossed, with the goal of informing climate mitigation and adaptation strategies.

Shifting Wind Regimes and Upwelling Dynamics

كما أن تغير المناخ يعيد تشكيل أنماط التداول في الغلاف الجوي العالمي، حيث إن التوسع القطبي في خلايا هادلي يدفع نحو الرياح الوسطى نحو القطبين في نصفي الكرة الأرضية، وتؤثر هذه التحولات على أنماط الرياح الساحلية التي ترتفع في ارتفاع مستوى النظم الإيكولوجية في الحدود الشرقية.

وفي بعض المناطق، أدى ذلك إلى تكثيف الرياح على طول الساحل والأحداث المتصاعدة الأقوى، وفي حين أن هذا قد يشير في البداية إلى زيادة إنتاجية المغذيات، فإن الواقع أكثر تعقيدا، حيث أن المياه التي ترتفع كثيرا ما تكون أدفأ وأعلى من الأكسجين بسبب الاحترار العام للمحيطات وتكاثر الأكسجين، كما أن زيادة التقلبات قد تقلل من محتوى التواتر المغذي لمياه المصدر.

الآثار الإيكولوجية للنظام الحالي المتغير

الحد من المغذيات وسرقات الإنتاج الأولي

وتؤثر التغيرات المادية مثل زيادة التضخيم وتغيير مستوى المعيشة تأثيرا عميقا على قاعدة شبكات الأغذية البحرية - البلانيتوكتون، وتكشف عمليات رصد لون المحيطات بواسطة السواتل، التي تشير إلى تركيزات الكلوروفيل، عن انخفاض الإنتاجية الأولية في العديد من المناطق المدارية والمناطق دون المدارية، ومع اتساع نطاق الطاقة الدافئة والمغذية الفقيرة، تصبح هذه المناطق صحراء بيولوجية ذات قدرة محدودة على دعم المستويات الغذائية العليا.

وعلى العكس من ذلك، تشهد بعض المناطق المرتفعة الارتفاع زيادات مؤقتة في الإنتاجية، حيث أن تراجع الجليد البحري يعرض المياه السطحية مزيدا من ضوء الشمس، غير أن هذا الكسب كثيرا ما يقابله توترات أخرى مثل تحمض المحيطات ودرجات الحرارة المدفأة، مما يجعل استجابات النظم الإيكولوجية متغيرة للغاية وغير مؤكدة.

ويدفع هذا إعادة التوزيع المكاني للإنتاجية إلى تكييف جميع شبكات الأغذية البحرية، ويعتمد نوع الجنس على الإنتاجية العالية المحلية، بما في ذلك الطيور البحرية والحيتان والأسماك ذات الأهمية التجارية، ويواجه ضغط الموئل ونقص الأغذية، مع ما يترتب على ذلك من آثار على التنوع البيولوجي وسبل كسب الرزق البشرية.

Poleward Migration and Trophic Mismatches

وتستجيب الأنواع البحرية لتقلّب درجات الحرارة والحدود المغذية عن طريق هجر القطب بحثا عن موائل مناسبة، وتتزايد أنواع المياه المحترقة مثل المكريل، وبقعة البحر، والهاك من نطاقاتها شمالا، بينما تتراجع الأنواع الموبوءة بالبرد مثل سمك التون المحيط الأطلسي والقبعة باتجاه خطوط العرض الأعلى.

وتنتج هذه التحولات في النطاقات تفاعلات إيكولوجية جديدة بين الأنواع التي لم تكن موجودة سابقا، وربما تغير ديناميات المفترسات والمنافسة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الأطر الحالية لإدارة مصائد الأسماك، التي تستند في كثير من الأحيان إلى التوزيع التاريخي للأنواع، تواجه تحديا في التكيف مع هذه التغيرات السريعة.

وثمة شاغل آخر هام هو عدم دقة توقيت الأحداث البيولوجية، حيث يُبطل توقيتها، مثلا، قد يحدث في وقت مبكر بسبب المياه الصالحة للشرب، وقد لا يتكيف سكان الأرانب والجزر مع ذلك، ونتيجة لذلك، قد ينهار الفشل في استخدام مواردهم الغذائية.

المياة البحرية و كولابس

وقد أصبحت فترات حرارة حرارة بحرية طويلة الأمد من درجات حرارة محيطية حرارة غير عادية أكثر تواتراً، وشديدة، وطويلة الأمد بسبب تغير المناخ، وكثيراً ما تنجم هذه الأحداث عن ضعف أو تغيير تيارات المحيطات التي تقلل من التدفق المعتاد للمياه المبردة، مما يسمح بتجميع الحرارة.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك " بلوب " شمال شرق المحيط الهادئ للفترة 2014-2016، الذي كان مرتبطاً بارتفاع مستمر في الغلاف الجوي أدى إلى قمع الرياح وعرقلة فقدان حرارة المحيطات، وقد أوجدت هذه الموجة الحرارية البحرية منطقة شاسعة من المياه الدافئــة والمفتقرة إلى المغذيات، مما أدى إلى حدوث سلسلة من التعطلات الإيكولوجية:

  • أكبر بلوم غال ضارة سجل على الإطلاق، ينتج السموم التي تؤثر على الحياة البحرية والصحة البشرية.
  • هجمات طيور البحر الكبيرة بسبب نقص الأغذية بسبب عطل شبكات الأغذية.
  • ولم يسبق أن كانت الحيتان في معدات صيد الأسماك الساحلية بينما كانت الحيتان تتبع فريسة المشردين بالقرب من الشاطئ.
  • :: تداعيات بعض مصائد الأسماك، بما في ذلك سمك السلمون والسرطان، مع آثار اقتصادية وثقافية كبيرة.

NOAA research confirms] that these events are becoming more extreme as the ocean’s baseline temperature rises, posing a severe threat to marine ecosystems and the communities that depend on them.

دراسة حالة: مصايد الخليج ومصائد شمال المحيط الأطلسي

إن مجرى الخليج حجر الزاوية في البيئة البحرية والمناخ في شمال الأطلسي، إذ إنه عن طريق نقل المياه الجوفية المتدفقة والملحة شمالا، ينشئ حدودا جماهيرية حادة ذات مياه أنظف وأحدث وأعمق شبه القطبية، وهذه الجبهات الحرارية والملوحة تستخدم كبؤر ساخنة للتنوع البيولوجي، وتدعم مصائد الأسماك الغنية والنظم الإيكولوجية المعقدة.

إن التغيرات التي أحدثتها تغيرات المناخ تغير موقف وقوام منطقة الخليج، حيث أصبحت " البلوب الباردة " في القطب الشمالي من المحيط الأطلسي - وهي منطقة ذات مياه باردة بشكل غير شامل ترتبط بتباطؤ وتجديدات حركة أمومبك من الجليد، وعلى النقيض من ذلك، أصبحت الشولف المتاخم في الشمال الشرقي " نقطة ساخنة " من سرعة حرارة المحيطات، وهي أسرع المناطق في شمال الأطلسي.

وهذه الشذوذات المتناقضة في درجة الحرارة تؤدي إلى تحولات هائلة في السكان السمك، وتشهد أنواع مثل سمك القد، والدوك، وثبات الفول الصفراء تغييرات في التوزيع، والوفر، والنجاح في الإنجاب، واستجابة لذلك، تعتمد هيئات إدارية مثل مجلس إدارة مصائد الأسماك في نيو إنكلترا استراتيجيات حقيقية للتكيف لإدارة الأرصدة المتغيرة إدارة مستدامة في المستقبل غير المؤكد.

نظام تحت الضغط

إن الجغرافيا المادية لتيار المحيطات نظام دينامي وحساس، يستجيب باستمرار للتغيرات في درجات الحرارة والملوحة وأنماط الرياح، ويفرض تغير المناخ ضغوطا غير مسبوقة على هذا النظام، مما يعطل القوى التي تنظم تداول المحيطات وصحة النظم الإيكولوجية البحرية.

والتغييرات الرئيسية مثل ضعف حركة النقل البحري، وتكثيف التكتل، وتغيير أنماط المعيشة ليست مجرد ظواهر مادية؛ بل هي المحرك الرئيسي للإجهاد المحيطي الحرج، بما في ذلك التحمض، وتطهير الأكسدة، وزعزعة استقرار النظم الإيكولوجية.

إن فهم الجغرافيا المادية المعقدة لهذه التغيرات أمر أساسي للتنبؤ بالأوضاع المستقبلية للمحيطات ولوضع استراتيجيات فعالة ومحلية للحفظ وإدارة مصائد الأسماك في عالم سريع الاحترار، وتتوقف حماية صحة النظم الإيكولوجية البحرية وقدرتها على الصمود على الحفاظ على استقرار تيارات المحيطات التي تحافظ عليها، مع إبراز الحاجة الملحة إلى العمل العالمي المتعلق بالمناخ، إلى جانب إدارة المحيطات المستهدفة.