تحليل أثر الهضم بشأن المناخ الفرق

إن بخار المياه، وهو الشكل الغازي للمياه، هو أكثر غازات الدفيئة وفرة في الجو، وعلى عكس ثاني أكسيد الكربون، فإن تركيزه يختلف اختلافاً كبيراً من مكان لآخر ومن ساعة إلى أخرى، وهذا التباين المكاني والزماني يجعل الرطوبة عاملاً رئيسياً في أنماط المناخ الإقليمية، ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية، فإن قدرة الغلاف الجوي على تحمل زيادة المياه بنسبة 7 في المائة في الدرجة الأولى من العلاقة بين كلسوس - وهي علاقة معروفة باسم كلاوس.

ما هو الهضمية؟

إن الرطوبة هي مقياس محتوى بخار الماء في الهواء، ولكن نظراً لأن بخار الماء غير مرئي، فإننا نعتمد على عدة مقاييس مختلفة لقياسه كمياً، وكل منها يكشف عن جانب مختلف من الرطوبة الجوية. Absolute humidity هو أبسط:

الرطوبة الرملية ] هي أكثر نسبة مألوفة من ضغط بخار الماء الحالي إلى ضغط بخار التشبع عند درجة الحرارة نفسها، معبرا عنها كنسبة مئوية، وعندما تصل درجة الحرارة إلى 100 في المائة، فإن الهواء المشبعة، والتكثيف أو التهطال قد يصبح احتمالاً أكثر من 50 في المائة من الطلقات الحرارية.

]Specific humidity solves that problem by measuring the mass of water vapor per unit mass of air (including the water vapor) - It is conserved during adiabatic processes (like rising air), making it a preferred among climate modelers. Dew point temperature is another common alternative-the temperature to which air must be cooled for high temperature to occur.

ومن الأهمية بمكان فهم ما هو قياس الرطوبة التي ينبغي استخدامها في تفسير البيانات المناخية، فعلى سبيل المثال، تعتمد دراسات الإجهاد الحراري على درجة الحرارة الرطبة (مزيج من الحرارة والرطوبة)، في حين أن التنبؤات المسبقة تتوقف على ملامح رطوبة محددة عبر الغلاف الجوي. ] دليل الإجهاد الذي وضعته الوكالة الوطنية للترميز يوفر مبادئ توجيهية ممتازة بشأن هذه التعاريف.

The Role of Humidity in Climate Dynamics

إن الهضمية بعيدة عن المستوى السلبي في نظام المناخ، وهو يُعدل ميزانيات الطاقة ويقود التهطال ويؤثر على مستويات الضغط الجوي، وتختلف هذه الآثار على الصعيد الإقليمي، مما يفسر سبب اختلاف المناخين في مكانين في نفس خط العرض اختلافا جذريا.

النظام المؤقت وتأثير غرينهاوس

فخار المياه هو أقوى غازات الدفيئة، وهو مسؤول عن نصف أثر الدفيئة الطبيعي للأرض تقريباً، وعلى عكس ثاني أكسيد الكربون الذي طال أمده، فإن بخار المياه له فترة إقامة قصيرة في الغلاف الجوي (حوالي تسعة أيام)، ولكن حلقات التغذية المرتدة لها قوية، ويحتوي الهواء الوارق على قدر أكبر من الرطوبة، مما يزيد من دفء التغذية المبردة جواً وتزيد من تباطؤ درجات الحرارة في الليل.

كما تؤثر الرطوبة على مؤشر الحرارة ، درجة الحرارة " شبيهة بالأعشاب " ، وعندما تكون الرطوبة النسبية مرتفعة، يتفاخر العرق ببطء أكبر، ويقلل من قدرة الجسم على التهدئة نفسه، ويمكن أن يشعر مؤشر درجة الحرارة 32 درجة مئوية (90 درجة مئوية) بنسبة 80 في المائة من وزن الجسم (110 درجة مئوية) بأن هذه المادة ترتفع بشكل خاص.

التهطال وتركيب السحاب

إن الرطوبة هي وقود الغيوم والهطول، فعندما يرتفع الهواء الرطب، يتوسع ويبرد، وإذا ما تبدد إلى نقطة السحب، فإن مواسير بخار الماء تثبط على جسيمات صغيرة (الهباء الجوي) لتشكل قطرات سحابية، ويؤدي استمرار الانفصال إلى الأمطار أو الثلج، وتفتقر المناطق ذات الرطوبة العالية، مثل الترسبات التي تسودها الأمطار، إلى حد كبير.

والعلاقة بين الرطوبة والهطول غير خطي، إذ أن الزيادة الصغيرة في الرطوبة الجوية يمكن أن تزيد بشكل كبير من احتمال حدوث حوادث هطول الأمطار القصوى، ووفقا لعلاقة كلوزيوس - كلابيرون، يزيد حرارة درجة حرارة درجة حرارة واحدة من قدرة الغلاف الجوي على تحمل المياه بنسبة ٧ في المائة، مما يمكن أن يترجم إلى زيادة في كثافة الأمطار القصوى بنسبة ٧ إلى ١٤ في المائة، وهذا هو السبب الذي يجعل التوقعات المناخية تظهر باستمرار.

نظم الضغط الجوي والطقس

إن الهواء الطلق أقل كثافة من الهواء الجاف بنفس درجة الحرارة والضغط، لأن جزيئات بخار الماء أخف من جزيئات الأكسجين والنيتروجين التي تحل محلها، وبالتالي فإن الرطوبة العالية تقلل الضغط السطحي، وتفضي إلى تطوير نظم منخفضة الضغط، وترتبط هذه النظم بالهواء المتقارب، والسحاب، والهيمن، وعلى النقيض من ذلك، فإن الهواء الجاف والكثيف يشجع على إحداث ارتفاع في الضغط.

كما أن الهضم يؤثر على كثافة العواصف، فالعاصفات المدارية تستمد الطاقة من أسطح المحيطات الدافئه والرطوبة، كما أن الحرارة الكامنة التي تُطلق أثناء الكثافة توفر المحرك الذي يُمكن هذه النظم، ويزيد التهرب من المحيطات، مما يزيد بدوره من الرطوبة في الجو الأدنى، ويحتمل أن يزيد من حدة الأعاصير.

قياس الرطوبة: الأدوات والشبكات

ومن الضروري توافر بيانات دقيقة عن الرطوبة في التنبؤ بالطقس، ورصد المناخ، والزراعة، وأكثر الأدوات شيوعاً هي مقياس الرضاعة الطبيعية ، الذي يستخدم زوجاً من مقاييس الحرارة - واحد جاف، واحد رطب، لحساب الرطوبة النسبية.

وقد أدى الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل إلى ثورة قدرتنا على قياس الرطوبة على الصعيد العالمي، ويمكن للصكوك مثل الصندل تحت الحمراء في الغلاف الجوي في ساتل المياه في ناسا، والمساحة المتقدمة لأجهزة الاشعاع المزودة بالموجات الدقيقة أن تسترجع ملامح بخار الماء عبر بوادر كبيرة من الكوكب.() وهذه البيانات تغذي نماذج التنبؤ بالطقس الرقمية وصور المناخية.()

التفاوت الإقليمي في الهضم

ولا توزع الهضمية بالتساوي، فالعوامل الجغرافية - اللاسعة، والقرب من المحيطات، والطبوغرافيا، ونظم الريح المتميزة السائدة - التي تشكل رياحاً - تشكل فهم هذه الأنماط الإقليمية عنصراً أساسياً للتنبؤ بالآثار المناخية المحلية.

المناطق المدارية: البؤر الساخنة الهضمية

إن منطقة التقارب بين المناطق المدارية هي حزام من الهواء الطلق الذي ينتج عنه هطول الأمطار الغزيرة في جميع أنحاء العالم، كما أن الظواهر التي تصيب جنوب غربي آسيا هي أكثرها هطولا، وهي تولد هطولا هائلا من الأمطار في جميع أنحاء العالم، وتزيد الرطوبة النسبية في المناطق المدارية عن 80 في المائة، وتزيد فيها مخاطر الرطوبة في العالم.

المناطق الصحراوية: المزدحم الجاف

ولا يمكن أن تنخفض الرطوبة ذات الطبيعة العالية، مثل المناطق الواقعة فوق الصحراء، وشبه الجزيرة العربية، والتخلف الاسترالي، وتكبح التكوين السحابي، وتبقي الرطوبة منخفضة جدا، حيث أن الرطوبة النسبية يمكن أن تنخفض إلى أقل من 10 في المائة خلال اليوم، حيث لا يمكن أن تستوعب مياه الأمطار الغزيرة التي تنفجر بسبب الإشعاع الذي يمتد على الموجات الطويلة، وترتفع درجات الحرارة النهارية فوق 50 درجة مئوية (122 درجة شرقا) في بعض الصحراء، بينما ترتفع درجات الحرارة الليلية إلى ما يقرب من التجميدها.

المناطق المعبدة ومنطقة البحر الأبيض المتوسط

وتعاني مناطق خط العرض من طائفة واسعة من الرطوبة بسبب التحولات الموسمية، ففي مناخات البحر الأبيض المتوسط (مثل كاليفورنيا وجنوب أوروبا)، تكون الصيفات جافة ومثيرة، بينما تكون الشتاء باردة ومبتلة، ويقود التغير الموسمي إلى هجرة الشمال والجنوب من مسارات العواصف الهضمية والمتوسطة، وفي المناخات الرطبة في المناطق القارية (مثلا، التوقيت المتواضع)

المناطق القطبية والعالية الطول

وفي أنتاركتيكا ومنطقة القطب الشمالي، فإن الرطوبة المحددة هي رطوبة الناموسيات - التي تقل في كثير من الأحيان عن 1 غرام/كغ، غير أن الرطوبة النسبية يمكن أن تكون مرتفعة (حتى حوالي 100 في المائة) لأن ضغط البخار المشع منخفض للغاية عند درجات الحرارة المتجمدة، ومتوسط الضباب الجليدي والغبار الماسي (بلورات الجليدية) شائع.

الهضم والظواهر الجلدية الكبيرة

ومع دفء المناخ، يصبح دور الرطوبة في الطقس المتطرف أكثر وضوحا، ويمكن لفهم هذه الروابط أن يحسن التأهب وتقييم المخاطر.

مدافع القاذورات ومستقطبة الصدر

ويمكن أن تكون الموجات الحرارية الجافة خطرة، ولكن يمكن أن تكون الموجات الحرارية الرطبة مميتة، حيث يمكن أن تتجاوز درجة الحرارة الرطبة أدنى درجة من الحرارة يمكن تحقيقها من خلال التبريد المتصاعد، وهو تدبير بالغ الأهمية، وفي درجة حرارة المصابيح تبلغ 35 درجة مئوية (95 درجة مئوية)، لا يمكن للشخص الصحي أن يعيش إلا حوالي 6 ساعات دون التبريد الصناعي، لأن الجسم لا يمكن أن يدف حرارة.

الراقصات الرهيبة والفيضانات

كما أن أحداث التهطال المفرطة تزداد على الصعيد العالمي، وتزداد رطوبة الهواء الوارني، ويزداد عدد النادرات التي تنجم عنها الأمطار، ويزداد عدد الظواهر التي تنجم عن ارتفاع في المياه في المناطق الأوروبية، ويزيد فيها عدد الأمطار في المناطق التي تعاني من الجفاف الشديد، ويزيد فيها عدد مرات ارتفاعها في عدد الأمطار في المناطق التي ترتفع فيها معدلات الأمطار في بلجيكا إلى نحو 20 إلى 38 في المائة من حجم الأمطار في تغير المناخ.

كثافة التكتلات الاستوائية

إن الرطوبة عنصر أساسي في تشكيل الأعاصير المدارية وتكثيفها، إذ تتطلب العواصف درجات حرارة سطحية فوق 26.5 درجة مئوية، ومتوسط الغلاف الجوي المائي، وتخفض الرطوبة العالية من دخول الهواء الجاف إلى جدار العيون، مما يسمح بتقوية العواصف، وتظهر الملاحظات أن متوسط كثافة أقوي الأعاصير المدارية قد زاد على مدى العقود الأخيرة، وتصل نسبة المشاريع الخمس إلى أربعة.

Climate Change and Future Humidity Trends

ويُتوقع من نماذج المناخ أن تزيد الرطوبة العالمية المحددة في عالم دافئ، بعد العلاقة بين كلوسوس وكلابيرون، ولكن التغيرات في الرطوبة النسبية أكثر تعقيدا، وعلى المحيطات، يتوقع أن تظل الرطوبة النسبية ثابتة تقريبا، مما يعني أن الرطوبة المطلقة ترتفع بشكل متناسب مع درجة الحرارة، وعلى الأراضي، ولا سيما في المناطق دون المدارية، قد تنخفض الرطوبة النسبية لأن العرض الرطب لا يمكن أن يواكب الدفء.

زيادة إجلاء التربة وتجفيفها

ويزيد ارتفاع درجات الحرارة في الغلاف الجوي من الطلب على الرطوبة (الطلب المتناظر) وحتى إذا ظل التهطال قائما، فإن قوة التجفيف في الهواء تكثف، مما يؤدي إلى نضوب التربة والجفاف الزراعي ومخاطر إطلاق النار البرية، وفي غرب الولايات المتحدة، فإن ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض التجليد قد زاد بالفعل من حدة الجفاف الذي تسبب في ارتفاع درجة الحرارة في الفترة 2020-2023 في ارتفاع درجة الحرارة في منطقة البحر.

نحو دورة صحية متسارعة

ويزيد تغير المناخ من سرعة التهرب من الدورة الهيدرولوجية - أكثر من التهطال، وأكثر تهطالاً، ومن المتوقع أن تصبح المناطق التي رطبة بالفعل أكثر رطبة، في حين تصبح المناطق الجافة أكثر جفافاً، وهذا النمط واضح بالفعل في الملاحظات: فالأجزاء المدارية تشهد ارتفاعاً في هطول الأمطار، بينما تجف المناطق الواقعة في البحر الأبيض المتوسط وجنوب أفريقيا وأجزاء من أستراليا.

الآثار المترتبة على النظم البشرية

ومن الزراعة إلى التخطيط الحضري، ستؤثر التغيرات الرطوبة على كل قطاع، ويمكن أن تنخفض غلات المحاصيل إذا تجاوز الإجهاد المختلط للحرارة والرطوبة العتبة (مثلاً، بالنسبة للذرة، والفول الصويا، والقمح) وتعاني الماشية من انخفاض الإنتاجية في ظل الرطوبة العالية، وتزداد آثار الجفاف في المناطق الحضرية بفعل الرطبة، مما يجعل المدن أكثر حرارة وأكثر عدم ارتياحا، وقد تصبح موارد المياه أقل موثوقية من حيث تتحول الهياكل الأساسية المحسنة.

الاستنتاج: الهضمية كجهاز لبيع المناخ

إن الرطوبة ليست مجرد حاشية في المناقشات المناخية، بل هي لاعب مركزي، فتأثرها بالحرارة، والتهطال، والطقس المتطرف يجعلها متغيرة حرجة لفهم تقلبات المناخ الإقليمية، فبمجرد أن تدفئ الأرض، فإن البصمات التي ترتفع الرطوبة ستظهر في عواصف أقوى، وتعاقب على موجات الحرارة، وتتحول المناطق الزراعية، وبدراسة كيفية انتقال بخار الماء عبر الغلاف الجوي وتكيفية مع العناصر الأخرى.