وقد برزت ظاهرة الارتطام في سيبيريا كعامل حاسم في تغير المناخ، حيث أطلقت كميات كبيرة من غازات الدفيئة تهدد بتسريع الاحترار العالمي، حيث إن درجات الحرارة ترتفع بشكل غير متناسب في المناطق القطبية الشمالية والمناطق دون القطبية، فإن الأرض المجمدة التي ظلت مستقرة بالنسبة لطنانيا تبدأ في زعزعة الاستقرار، وهذه العملية لا تؤثر فقط على النظم الإيكولوجية المحلية والهياكل الأساسية بل تنطوي أيضا على نتائج بعيدة المدى بالنسبة للنظام المناخي العالمي، وربما تكون في ظل ظروف متدنية.

Understanding Permafrost and Its Role in the Climate System

(البرمفروست) يُعرّف بأنه أرض لا تزال عند أو أقل من 0 درجة مئوية لمدة سنتين متتاليتين على الأقل، ويُعتمد على نحو 24% من سطح الأرض المكشوف في نصف الكرة الشمالي، حيث تستضيف (سيبيريا) أكبر منطقة دائمة خارج القارة القطبية الجنوبية، هذه الأرض المجمدة ليست مجرد تربة غير مُحصّلة، بل تحتوي على كميات كبيرة من الكربون العضوي المتراكمة فوق المصانع والحيوانات

تخزين الكربون وقابلية تعرضه للخطر

أما المادة العضوية المحصورة داخل البرموفرت فقد أُغلقت بعيداً لآلاف السنين، محمية من التحلل بدرجات حرارة متجمدة، غير أن ارتفاع درجات الحرارة العالمية، لا سيما في القطب الشمالي حيث تحدث درجة الحرارة بسرعة تتراوح بين مرتين وثلاث مرات في المتوسط العالمي، يسبب الأرض المجمدة ذات الدوام إلى ثابوت، وعندما تصبح المواد العضوية المتجمدة سابقاً متاحة للارتفاع الميكروبيولوجي)٤(.

ويعتمد معدل الانبعاثات وحجمها على عدة عوامل مترابطة، منها درجة الحرارة المحيطة، ومستويات رطب التربة، ونوع التربة، وعمق ونطاق المذابح، حيث تدفئ القطب الشمالي، و " طبقة نشطة " - وهي أعلى طبقة من التربة ترسم كل صيف - تتعمق، وتكشف مواد عضوية أكثر في انهيار الميكروبيات، وهذا يؤدي بمرور الوقت إلى زيادة انبعاثات غازات الدفيئة، مما يسهم في حدوث حلقة تفاعلية تعجل بالاحترار.

Methane Versus Carbon Dioxide: Potency and Sources

وفي حين أن كل من ثاني أكسيد الكربون والميثان ينبعثان من هزات الأحواض، فإن الميثان يثير قلقاً خاصاً بسبب إمكاناته في الاحترار العالمي القوي، فالميثان أكثر فعالية تقريباً في ضخ الحرارة من ثاني أكسيد الكربون على مدى 100 سنة، بل وأكثر تأثيراً على فترات أقصر.

وغالبا ما يتم إطلاق الميثان من خلال أحداث مطاطية مفجعة، مثل تشكيل البحيرات الحرارية، وهذه البحيرات تشكل عندما تذوب البصمات الغنية بالجليد، وتتسبب في انهيار الأرض وملئها بالماء، وتصبح الرواسب الهوائية لهذه البحيرات بؤر ساخنة لإنتاج ميثان الميبرالية، بالإضافة إلى أن الميثان يمكن أن يفلت من ارتفاع مستويات الحرارة المحيطة بالغاز.

الآثار البيئية والاجتماعية لثوينج بيرمفروست

ويؤدي تثبيط الأحجار إلى سلسلة من الآثار البيئية والاجتماعية - الاقتصادية، تتراوح بين الضرر المادي الذي يلحق بالهياكل الأساسية والتغيرات العميقة في النظم الإيكولوجية وسبل عيش السكان المحليين، ومن المهم أن انبعاثات غازات الدفيئة من تهز الأحواض الجامدة تسهم في حلقة إيجابية خطيرة من ردود الفعل تضاعف تغير المناخ العالمي.

عدم الاستقرار الأرضي وضرر البنية التحتية في سيبيريا

ومن أكثر الآثار المباشرة والظاهرة للمنشار البرمفروست عدم الاستقرار في الأرض، حيث يعمل الفمطار الغنية بالآيس مثل الأسمنت المتجمد، والتربة الملزمة والرواسب معا، وعندما ينهار، يتدهور القوام الهيكلي للأرض، مما يؤدي إلى التخريب، والانهيارات الأرضية، وتشكيل تضاريس غير متجانسة معروفة باسم " حرارة الكرن " ، تشكل هذه الحركة الأرضية مخاطر كبيرة على البنية التحتية، بما في ذلك الطرق، والطرق البرية.

وفي مدن سيبيرية مثل نوريلسك وياكوتسك، شهدت هياكل كثيرة تشقق وتمزقا بل وانهيارا بسبب تسويات التربة، ولا تصبح البنية التحتية الواسعة النطاق للنفط والغاز في المنطقة ضعيفة بشكل خاص، ولا يمكن أن تؤدي التمزقات التي تسببها التخريب البري إلى الانسكابات الخطرة والتلوث البيئي والإصلاحات المكلفة، كما أن العبء الاقتصادي لحماية أو تكييف الهياكل الأساسية مع ما ينتقل من مشارف إلى آخر هو هائل.

Shifts in Ecosystems and Biodiversity

كما أن التحولات في مياه البرموفرت تؤدي إلى تغيير النظم الإيكولوجية المحلية تغييراً عميقاً، إذ أن التغيرات في درجة حرارة التربة والرطوبة تؤثر على أنماط النباتات والهيدرولوجيا وموائل الأحياء البرية، ويمكن أن تؤدي التحولات في الصرف الصحي التي يتسبب فيها تاو إلى جعل المناطق أكثر جفافاً أو أكثر تلوثاً بالمياه، مثلاً، قد تنتقل بعض الغابات إلى الأراضي الكروية أو الأراضي الرطبة، مما يؤثر على تدوير الكربون وتوافر الموائله.

ويمكن أن يؤدي إطلاق المغذيات من محرقة الحواض إلى حفز نمو النباتات في الأجل القصير، ولكن على مدى فترات أطول، قد يؤدي إلى فقدان كربون صافي من التربة، ويخلق تكوين البحيرات الحرارية موائل مائية جديدة تدعم الأنواع المتنوعة، ولكنها تستخدم أيضاً كبؤر ساخنة للانبعاثات من الميثان، وهذه التحولات التي تحدثها النظم الإيكولوجية لها آثار مباشرة على المجتمعات المحلية الأصلية التي تعتمد على سبل العيش التقليدية مثل صيد حيوانات الرنة،

آليات وديناميكات إطلاق الميثان

وتُحدث انبعاثات الميثان من الأحجار الفيرفورية من خلال عدة آليات، تدريجية ومفاجئة على السواء. ] أحداث مشارف مفاجئة - بما في ذلك انهيار عظام الجليد والتكوين المفاجئ لبحيرات حرائق - يمكن أن يطلقوا نبضات كبيرة من الميثان على نطاق زمني قصير، مما يزيد بدرجة كبيرة من التركيزات الجوية.

وكثيرا ما تصبح البحيرات الحرارية مذهولة بالميثان الذي ينتجه الميكروبات الميثانية التي تزدهر في الرواسب المستنفدة للأكسجين، ويهرب علماء الميثان من هذه البحيرات أساسا من خلال الازدهار )السرقة( الذي يمكن أن يتفاوت تفاوتا كبيرا في الفضاء والزمان، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن للميثان أن ينتقل من طبقة أعمق من التربة عبر قنوات أو كسور في الأرض.

ويصعب تحديد كمية إجمالي انبعاثات الميثان من البرموفست السيبيري نظراً إلى التقلبات المكانية والأحداث التي تحدث فيها إطلاقات الإسناد، غير أن التقديرات تشير إلى أن الانبعاثات يمكن أن تبلغ ملايين الأطنان سنوياً، مما يمثل مصدراً هاماً ومتنامياً للميثان الجوي.

Global Climate Implications of Siberian Permafrost Thaw

إن إطلاق غازات الدفيئة من البرموز السيبيري ليس مسألة محلية؛ بل له عواقب عالمية عميقة، إذ إن من خلال إضافة كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون والميثان إلى الغلاف الجوي، يكثف المنافذ الأثر الدافئ ويعجل بالاحترار العالمي، مما يخلق دورة للتثقيف الذاتي تعرف بتغذية الكربون المكشوفة، وهو مصدر حرج لعدم اليقين في التوقعات المناخية المقبلة.

"اللوحة البيرمفروست"

إن التغذية المرتدة من الكربون في البرموفر هي عنصر يكتنف المناخ حيث تسبب ارتفاع درجات الحرارة العالمية في ارتفاع منشار القاع، الذي يؤدي بدوره إلى إطلاق غازات الدفيئة التي تسبب مزيدا من الاحترار والمزيد من الرذاذ، وهذه الحلقة الإيجابية من التغذية المرتدة تضاعف تغير المناخ البشري وتزيد من مخاطر الضغط على نظام الأرض إلى ما وراء العتبات الحرجة.

وتشير نماذج المناخ إلى أن الانبعاثات من مرجوفات القاع يمكن أن تضيف بين 0.13 درجة مئوية و0.27 درجة مئوية إلى متوسط درجات الحرارة العالمية بحلول عام 2100 ، تبعاً لتصورات الانبعاثات ومعدلات المشابه، ومع أن ذلك قد يبدو متواضعاً، فإنه يكفي أن يُخاطر بالإفراط في تحديد أهداف درجات الحرارة الدولية مثل حدود 1.5 درجة مئوية أو 2 درجة مئوية المحددة في اتفاق باريس.

ارتفاع تركيزات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي

وتظهر الملاحظات أن تركيزات الميثان في الغلاف الجوي آخذة في الارتفاع بسرعة منذ عام 2007، حيث يعزى جزء من الزيادة إلى الانبعاثات من الأراضي المدارية والبرية الرطبة، بما في ذلك مناطق تهوية القاع، وأصبحت المنطقة القطبية الشمالية ككل مصدرا صافيا للميثان، حيث تُعد الانبعاثات السنوية مقارنة بالانبعاثات الناشئة عن صناعة الغاز الطبيعي العالمية.

وبالنسبة لثاني أكسيد الكربون، يضيف المرفأ إلى الانبعاثات البشرية المصدر، مما يزيد من تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وتشير بعض التوقعات إلى أن الانبعاثات في قاع البحار يمكن أن تزيد من الحفز الإشعاعي العالمي - قياس اختلال الطاقة الذي يدفع تغير المناخ - بنسبة 10-20 في المائة بحلول نهاية هذا القرن، وأن إدراج هذه الانبعاثات بدقة في نماذج المناخ أمر أساسي للتنبؤات الموثوقة بالاحترار والاستجابة الفعالة للسياسات.

الاتصالات عن بعد وبوابات الطقس القصوى

كما أن تأليف البرموفسور السيبيري يؤثر على أنماط الطقس العالمية من خلال الاتصالات عن بعد - الصلات بين المناطق البعيدة التي توسطت بسبب التداول الجوي، وتزيد درجة حرارة المنطقة القطبية الشمالية، وتكثفت من خلال مشارف البروفوست، وتخفض درجة الحرارة بين القطبين والوسطى، مما يضعف مسار الطائرات القطبية، مما يجعلها أكثر عناية وركودا.

ويمكن أن يؤدي تدفق الطائرات المتحركة إلى استمرار تطرف الطقس في نصف الكرة الشمالي، بما في ذلك الموجات الحرارية المطولة، والتعويض الباردة، والفيضانات، والجفاف، على سبيل المثال، يعتقد أن تيار الطائرات المهددة قد أسهم في الموجة الحرارية الروسية لعام 2010 والجفاف الذي شهده عام 2012 في الولايات المتحدة، وبما أن المرفأ لا يزال يغذي حرارة القطب الشمالي، وتواتر حدوث هذه الكوارث الطبيعية، وزيادة في الهياكل الأساسية.

Mitigation and Monitoring of Permafrost Thaw

وتتطلب معالجة التحديات المعقدة التي يشكلها تهوية الأحواض استراتيجية ذات شقين: الحد بشدة من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية لتباطؤ الاحترار وتعزيز جهود الرصد والتكيف لإدارة الآثار المحلية، ويؤدي البحث العلمي والابتكار التكنولوجي أدوارا حيوية في هذين المجالين.

Remote Sensing and Ground-Based Monitoring Technologies

ويقدّم الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل ملاحظات هامة واسعة النطاق بشأن التغيرات في الأحواض المائية، ويرصد ساتلا ناسا تيرا وأكوا درجات الحرارة السطحية والغطاء الأرضي، بينما تستخدم بعثة جهاز الاستشعار ١ التابع لوكالة الفضاء الأوروبية رادارا ذا فتحة اصطناعية لكشف التخريب الأرضي وتباينات رطوبة التربة، وتتعهد البعثة الوشيكة لجهاز سواتل رصد الغلاف الجوي الاصطناعي (NISAR) بتقديم بيانات ذات فتحات عالية لم يسبق لها مثيل.

وتكمل البيانات الساتلية عمليات رصد أرضية مثل قياس درجة حرارة الثقوب، وأبراج التدفق المسببة للدواء والتي تقيس تدفقات غازات الدفيئة، ومستشعرات رطب التربة، وتقوم الشبكات الدولية مثل الشبكة الأرضية العالمية للمنبر بتنسيق هذه الجهود عبر القطب الشمالي، وتوفر مجموعات بيانات قيمة للتحقق من القياسات الساتلية وتحسين نماذج المناخ.

جهود خفض الانبعاثات واستراتيجيات التكيف

وتتمثل أكثر الطرق فعالية للحد من المنافذ المتجمدة في التخفيضات السريعة والعميقة في انبعاثات غازات الدفيئة العالمية، مما ينطوي على التعجيل بالانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة، وتعزيز كفاءة الطاقة، ووقف إزالة الغابات، وتطوير تكنولوجيات احتجاز الكربون وتخزينه، كما أن الاتفاقات الدولية مثل اتفاق باريس توفر أطر عمل منسقة، ولكن الالتزامات الحالية لا تفي بما يلزم لتحقيق أهداف درجات الحرارة.

وبالإضافة إلى التخفيف من حدة الآثار، فإن استراتيجيات التكيف حاسمة بالنسبة للمجتمعات المحلية والهياكل الأساسية في المناطق المحيطة بالمنطقة، وتشمل الحلول الهندسية تركيب أجهزة الأشعة - والأجهزة السلبية التي تنقل الحرارة من الأرض إلى الهواء للحفاظ على البروفوست المتجمد - بناء هياكل على أكوام مرتفعة للحد من نقل الحرارة، وزرع خطوط الأنابيب لمنع المذابح، وفي المناطق التي لا مفر منها، قد يكون من الضروري نقل المجتمعات المحلية والبنى التحتية الحرجة إلى حد ما.

المستقبل المستقبلي لـ (سيبيريان بيرمفروست)

إن مصير الفرن سيبيري يقع إلى حد كبير على مسار الاحترار العالمي وفعالية جهود التخفيف، وفي إطار سيناريو " الأعمال التجارية - المعتادة " الذي يتسم بالفعالية العالية، فإن النماذج التي تُقدَّم إلى 70 في المائة من البروفسور القريب من سطح الأرض يمكن أن تضيع بحلول عام 2100، مما يُطلق مئات من الجياغات من الكربون في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تفاقم تغير المناخ بشكل كبير، مما يؤدي إلى نشوء حلقة تحد من التحديات.

وحتى في ظل سيناريوهات انبعاث أكثر اعتدالاً تتفق مع التعهدات الدولية الحالية، يتوقع وجود قدر كبير من المنافذ المميتة، مع أن درجة الحرارة القصوى للمسار إلى 1.5 درجة مئوية فوق المستويات السابقة للصناعات لا تزال ترى بعض التدهور في القاع وانبعاثات غازات الدفيئة، وإن كانت أقل بكثير.

ويبحث العلماء بنشاط الاستراتيجيات المحتملة لتباطؤ أو حتى عكس مسار المنافذ المتجمدة، بما في ذلك نُهج الهندسة الجيولوجية وتعزيز عزل الكربون في النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي، غير أن هذه الاستراتيجيات لا تزال تجريبية وتتحمل الشكوك والمخاطر، وفي نهاية المطاف، يتوقف الاستقرار الطويل الأجل للعموم البيري وآثاره المناخية على اتخاذ إجراءات عالمية متضافرة للحد من الانبعاثات والتكيف مع التغيرات التي لا يمكن تجنبها.