رصيد الكتلة الجليدية

يشير الرصيد الكتلي من أوراق الجليد إلى صافي كسب أو فقدان الجليد من صحائف الجليد الشاسعة التي تغطي غرينلاند وأنتاركتيكا، ويحسب ذلك بمقارنة تراكم الثلج والجليد من الخسائر الناجمة عن عمليات مثل الانصهار، والتبديل (التحول المباشر من الجليد إلى الماء)، وحساب الجليد، وهذا التوازن حاسم في فهم صحة وديناميات هذه الشرائح الجليدية، التي تشكل معاً أكثر من 99 في المائة من المياه الجليدية.

ويشير التوازن الإيجابي في الكتلة إلى أن ورقة الجليد تكتسب قدرا أكبر من الكتلة مما تفقده، وربما تنمو في الحجم، وعلى العكس من ذلك، تشير إشارة إلى وجود توازن جماعي سلبي إلى أن الغطاء الجليدي يتقلص، ويسهم في المياه العذبة في المحيط ويرفع مستويات سطح البحر العالمي، لأن صحائف الجليد في غرينلاند وأنتاركتيكا تحتوي على ما يكفي من الجليد لرفع مستويات البحر بنحو 65 مترا إذا ما انحرفت تماما، بل إن تغيرات صغيرة في طقسهم، لها آثار عميقة على البيئة العالمية والمحيطات الحالية.

كيف أن توازن الشاى الجليدي هو قياس

ويعد قياس التوازن الكتلي للجليد مهمة معقدة تتطلب تكنولوجيا متقدمة ونُهجا متعددة التخصصات، ويجمع العلماء بين عمليات الرصد الساتلية والدراسات الاستقصائية عن طريق الجو والقياسات الأرضية لتتبع التغيرات في حجم الجليد وكتلتها على مر الزمن.

وتشمل البعثات الساتلية الرئيسية Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) ] وخلفها ]GRACE-FO ، التي تكشف عن التباينات في ميدان الجاذبية الأرضية بسبب تحول الكتلة الجليدية، وتوفر هذه السواتل قياسات مباشرة للتغيرات الجماعية عن طريق كشف الاختلافات في الجاذبية.

وثمة أداة حيوية أخرى هي [(FLT:0]] Ice, Cloud, and land Elevation Satellite (ICESat)] ومتابعتها ]ICESat-2]، التي تستخدم الليزر الزمان لقياس التغيرات في ارتفاع سطح الجليد، ويمكن تحويل هذه التغييرات إلى تغييرات في الحجم، مما يعرض فقدان الآبار.

وبالإضافة إلى ذلك، يتتبع التقاطع الراداري الاصطناعي () (InSAR) سرعة تدفق الجليد ونوبات خط الأرض بكشف الحركات السطحية ذات الدقة العالية.

ولأن لكل طريقة قيود - مثل اختلاف الحلول المكانية أو الحساسية إزاء التغيرات السطحية - التي تجمع مجموعات البيانات المتعددة - تُنتج أكثر التقديرات دقة وقوة.

For detailed information on satellite monitoring, visit the NASA Ice Sheets Vital Signs] page.

طريقة المدخلات - النواتج

وطريقة المدخلات والنواتج هي نهج أساسي لحساب التوازن الجماعي، وهي تقارن المدخلات، ولا سيما تراكم الثلوج، بمقارنتها بنواتج مثل ظهور الذوبان السطحي، والتبريد الفرعي، وحساب الجليد، وتقدّر نماذج المناخ الإقليمية معدلات سقوط الثلج والذوبان، بينما تساعد الصور الساتلية والصور الجوية على قياس كمية تصريف الجليد في المحيط.

ويتيح الجمع بين هذه التقديرات والبيانات غير المتناظرة المستمدة من سواتل GRACE للباحثين إمكانية تبادل النتائج ووضع ميزانيات جماهيرية دقيقة لمناطق معينة أو لصحائف ثلج كاملة.

سائقو سيارات الصفائح الجليدية

وتنجم الخسائر الجماعية في صحائف الجليد عن تفاعل معقد بين الديناميات الجوية والمحيطية والجليدية الداخلية، وتشمل العوامل الرئيسية:

  • Surface melting due to warmer air temperatures:] Rising summer temperatures cause extensive surface melt across the ice sheet, darkening the surface and creating networks of meltwater streams and lakes. Meltwater can drain through crevasses to the ice sheet base, lubricating the bed and accelerating ice flow.
  • Ocean-driven melting at ice fronts and grounding lines:] Warmer ocean currents erode floating ice shelves from below. As these shelves little or collapse, the grounded ice behind them speeds up its flow toward the sea, increasing ice discharge.
  • Altered snowfall patterns:] Warmer air holds more moisture, potentially increasing icefall in the ice sheet interior. However, warming also shifts precipitation from snow to rain in lower elevations, contributing directly to surface melt and reducing net accumulation.
  • Ice dynamics and calving:] Glaciers and ice streams draining the ice sheet interior respond sensitively to changes at their termini. Retreat of the glacier front increases driving stress and often triggers further acceleration and calving events.

The Albedo Feedback Loop and Its Amplifying Effects

إن حلقة التغذية المرتدة من الطلاء آلية قوية ومعززة ذاتياً تتسارع بذوبان الجليد، فالثلوج والجليد الطحالب مرتفع، مما يعكس معظم الإشعاع الشمسي القادم إلى الفضاء ويحافظ بالتالي على درجات الحرارة السطحية المبردة، ومع بداية الانصهار، يصبح السطح أكثر ظلما وأقل انعكاساً، ويستوعب مزيداً من ضوء الشمس.

ويزيد هذا الاستيعاب المتزايد من ارتفاع درجات الحرارة السطحية، ويعزز الانصهار ويعمم السطح حتى حلقة التغذية المرتدة الإيجابية، وهذا التأثير واضح بشكل خاص على طول الهامش الغربي لغرينلاند وشبه الجزيرة القطبية الجنوبية.

وهناك عوامل إضافية تكثف هذه التغذية المرتدة، منها مثلاً تزهر الطحالب المزروعة على أسطح الجليد خلال الصيف، وتسود الجليد، وتستقر الجسيمات الداكنة والكربونية السوداء الناجمة عن حرائق برية، والانبعاثات الصناعية، والمصادر المحلية على الجليد، وتزيد من تخفيض معدلات البقعة وتتسارع معدلات الذوبان، ويمكن لهذه الملوثات أن تقطع مسافات طويلة في الغلاف الجوي قبل إيداعها على أغطية الجليد.

وبالتالي، فإن الزيادات في درجات الحرارة الأولية الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى فقدان جماعي كبير بشكل غير متناسب في المناطق الحساسة من خلال عملية التغذية المرتدة هذه.

الاختلافات الإقليمية: غرينلاند ضد أنتاركتيكا

وفي حين أن كل من صحائف الجليد في غرينلاند وفي أنتاركتيكا تفقد الكتلة بمعدلات متسارعة، فإن العوامل المحركة الكامنة والسلوك الإقليمي تتباين تباينا كبيرا.

Greenland Ice Sheet

وتمتد صفحة الجليد في غرينلاند إلى حوالي 1.7 مليون كيلومتر مربع وتحتوي على الجليد الكافي لرفع مستويات البحر العالمية بنحو 7.4 متر، وتنجم الخسارة الجماعية في غرينلاند أساسا عن الانصهار السطحي والهروب، وتتأثر بشدة بارتفاع درجات الحرارة الجوية والظلم السطحي.

وخلال الصيف، تتطور البحيرات الواسعة النطاق للمياه المميتة والمجاري السطحية عبر منطقة الترميز )حيث تحدث خسائر ثلجية صافية( ويمكن لهذه الطرق المائية أن تتدفق بسرعة عبر الموانين )الثغرات الفاسدة( إلى قاعدة الغطاء الجليدي، وتزييف واجهة الصخور، وتسريع تدفق الجليد بصورة مؤقتة نحو المحيط.

والقطاعان الجنوبي الشرقي والشمالي الغربي هما البؤر الساخنة لتصريف الجليد في المحيط الأطلسي، حيث تسهم المعالم الجليدية السريعة التدفق في أحجام جليدية كبيرة، وبلغ متوسط الخسائر الجماعية في غرينلاند حوالي 260 بليون طن سنويا منذ عام 2002، مع مرور سنوات على الذروة في عام 2012 و 2019 علامة على مدى مميت غير مسبوق وكثافته.

ولاحظ الباحثون أيضا أن موسم الذوبان آخذ في التمدد، حيث كان يذوب في بداية الربيع وتجميد الخريف في وقت سابق، مما يضاعف مجموع الخسائر الجماعية السنوية.

قذيفة الجليد القطبية الجنوبية

وتملك أنتاركتيكا حوالي ٢٦,٥ مليون كيلومتر مكعب من الجليد، يمثل نحو ٥٨ مترا من ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي المحتمل، وخلافا لغرينلاند، فإن الخسائر الجماعية في أنتاركتيكا تُعزى أساسا إلى الذوبان المحيطي تحت أرفوف الجليد العائمة التي تحلق في القارة.

هذه الرفوف الجليدية تعمل كعناصر، تبطئ تدفق الجليد المكبوت من داخل المحيط، وعندما تهدر مياه المحيط الحارة أسفل هذه الرفوف، فإنها تنخفض ويمكن أن تنهار، وتخفض أثرها الزجري وتسرع في تصريف الجليد الداخلي.

وصحيفة الثلج في غرب أنتاركتيكا ضعيفة بشكل خاص لأن معظم سريرها يقع تحت سطح البحر، مما يجعلها عرضة لعدم استقرار صفائح الجليد البحرية، وقد شهد كبار الجليديات مثل ثويتز وغلاسير جزيرة بيني ترقّماً سريعاً وتراجعاً في العقود الأخيرة، مما أدى إلى كسب راهب " الضعفاء في ظل القطب الجنوبي " ، وقد يسهم انهيارهم المحتمل إسهاماً كبيراً في ارتفاع مستوى سطح البحر.

إن منطقة شرق أنتاركتيكا، التي تعتبر مستقرة تقليديا بسبب ارتفاعها الداخلي البارد وارتفاعها، تظهر الآن علامات مبكرة على زيادة فقدان الجليد في بعض القطاعات الساحلية، غير أن تخلفها الواسع لا يزال مستقرا نسبيا في الوقت الراهن.

For more detailed and updated Antarctic mass balance information, visit the National Snow and Ice Data Center].

الآثار على مستوى سطح البحر العالمي

وتتسارع حالياً الخسائر الجماعية في الغطاء الجليدي، إذ تشير التقارير التقييمية السادسة للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ إلى أن الشرائح الجليدية مجتمعة ساهمت بنحو 2.7 ميلليمتر سنوياً في ارتفاع مستوى سطح البحر خلال فترة السنتين، أي بزيادة عن حوالي 0.8 ميليميتر في السنة في التسعينات، وتشير التوقعات إلى أنه بدون تخفيضات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة، ستزداد هذه المعدلات زيادة كبيرة.

بل إن ارتفاع مستوى سطح البحر المتواضع قد تجاوز آثاره، إذ أن ارتفاع مستويات خط الأساس في البحر يعني أن العواصف الساحلية وارتفاع المد تخترق المزيد من الأراضي، مما يزيد من حدة التآكل، ويزيد من مخاطر الفيضانات، ويتسبب في تطفل المياه المالحة في طبقات المياه العذبة، مما يهدد النظم الإيكولوجية، ولوازم مياه الشرب، والزراعة، والهياكل الأساسية الحيوية.

وتواجه المدن الساحلية العالمية الرئيسية مثل نيويورك وشنغهاي ومومباي وجاكارتا، وغيرها من المدن، مخاطر متزايدة من الفيضانات والأضرار الناجمة عن أحداث عواصف متزايدة التواتر وشديدة.

] [يشمل الإسهامات المقترحة في ارتفاع مستوى سطح البحر بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات ما يلي: ]

  • Greenland:] Between 0.5 and 1.2 meters of sea level rise, primarily through surface melt and iceberg calving.
  • Antarctica:] Between 0.1 and 1.5 meters or more, depending largely on the pace of ice shelf collapse and marine ice sheet instability.
  • Compbined effects:] including thermal expansion of seawater and glacier melt, total global sea level rise could exceed 2 meters by 2100 in worst-case scenarios.

For accessible graphics and up-to-date data on sea level projections, see the NOA Climate.gov sea level page].

Broader Impacts on Climate and Ocean Circulation

فبعد رفع مستويات سطح البحر، فإن لطخة الجليد آثاراً كبيرة على النظم المناخية العالمية، ولا سيما تداول المحيطات، ويمكن لحقن كميات كبيرة من المياه العذبة الباردة في شمال الأطلسي والمحيط الجنوبي أن يعطل تيارات المحيطات الرئيسية التي تنظم الطقس والمناخ.

One critical current is the ] Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), which transports warm surface waters northward and cold deep waters southward, influencing temperatures across Europe and North America. Frewater input from Greenland melt reduces seawater density, potentially slowing the AMOC.

وفي المحيط الجنوبي، تذوب المياه العذبة من مياه المحيط الأطلسي الجليدية في المياه السطحية، مما يغير هيكل الكثافة الذي يقود إلى تكوين مياه قاع القطب الجنوبي، وهي كتلة مياه باردة عميقة تشكل عاملا رئيسيا في تعميم المحيطات على الصعيد العالمي، وتؤثر التغييرات هنا على توزيع المغذيات والنظم الإيكولوجية البحرية، وتؤثر على الأنواع من الكريل إلى الحيتان، وتؤثر على عزل الكربون.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن دفء أسطح الجليد ودرجات الحرارة المتغيرة بين الجليد والمحيطات المفتوحة يمكن أن يعدل أنماط الطقس المحلية، ويكثف الرياح الساحلية، ويعزز نقل كتل هوائية أكثر دفئا على الجليد، مما يمكن أن يزيد من سرعة الانصهار.

البحوث الحديثة والاتجاهات المتسارعة

وتكشف الدراسات العلمية الحديثة عن حدوث تسارع مقلق في فقدان الكتل الجليدية، ففي الفترة بين 2018 و 2022، أشارت بيانات بعثة منظمة غريتشي للتعاون الدولي إلى أن غرينلاند فقدت ما متوسطه 274 بليون طن من الجليد سنويا، مع وجود خسائر تتركز في المناطق الجنوبية الغربية والشمالية الشرقية.

وفي أنتاركتيكا، شهدت منطقة جزيرة بيني أحداثاً عديدة كبيرة في مجال صيد الأسماك، حيث تظهر صور ساتلية كسور سريع في أحداث رف الجليد في تويتس غلاسير، مما يزيد من خطر زعزعة الاستقرار.

ومن المسائل التي تتعلق بالعملية بصفة خاصة ] زعزعة استقرار المنحدر الجليدي المُلحّق ]، حيث تنهار المنحدرات الجليدية الطويلة في الجبهات الجليدية تحت وزنها، مما قد يؤدي إلى تراجع مفاجئ وسريع، ورغم أن النموذج لا يزال نظريا بالنسبة لأنتاركتيكا، فإنه يشير إلى أن البعثة قد تتسبب في مساهمات كبيرة في مستوى البحر في أواخر القرن الحادي والعشرين إذا ما انفجرت.

كما قام الباحثون ببحث التفاعلات المعقدة بين مياه الماشية وسرير الجليد، ففي غرينلاند، كشفت الدراسات التي تنطوي على حفر الآبار المطحنة أن مياه المياه السطحية التي تصل إلى السرير يمكن أن تغري في البداية قاعدة الجليد، وتسرع تدفق الجليد، وعلى فترات أطول، يتكيف النظام الهيدرولوجي دون الإقليمي، مما قد يقلل من التشحيم مع زيادة كفاءة تصريف المياه، ومن الأهمية بمكان فهم هذه الديناميات للتنبؤ بتدفقات الجليدية في المستقبل.

For comprehensive scientific synthesis, consult the IPCC AR6 Working Group I Chapter 9] on ocean, cryosphere, and sea level change.

لماذا رصد مسائل التوازن في نسيج الجليد

ومن الضروري رصد التوازن الجماعي لصحائف الجليد بصورة مستمرة ودقيقة لأسباب متعددة:

  • Improving climate models:] Reliable data on ice sheet behavior enhances predictive models, which inform global policy and climate mitigation strategies.
  • Supporting adaptation planning:] Coastal communities and infrastructure planners depend on sea level rise projections to design resilient defenses and mitigation measures.
  • Detecting early warning signs:] Monitoring helps identify authors to abrupt ice sheet changes, such as rapid glacier flning or ice shelf collapse, enabling proactive responses.

International and national programs such as NASA’s Operation IceBridge], the European Space Agency’s ]CryoSat-2], and the Sentinel satellites provide invaluable resources towards ongoing monitoring efforts.

ونظرا للدور الحاسم الذي تؤديه صفائح الجليد في الديناميات العالمية للمناخ والبحر، فإن الاستثمار المستمر في تكنولوجيات المراقبة والبحث العلمي لا يزال يشكل أولوية عالمية لتوقع آثار كوكب الاحترار وتخفيفها.