Table of Contents
العلاقة المعقدة بين موجات الحرارة وديناميات المناخ الصحراوية
موجات الحرارة المُتوقعة هي أكثر الأحداث خطورة على الكوكب، والتي تم تحديدها كمدة طويلة من الطقس الساخن للغاية،
فهم تشكيلة وتصريف موجات الحرارة
تحديد موجة حرارة
ولا يوجد تعريف عالمي واحد لموجة حرارية، ولكن معظم وكالات الأرصاد الجوية تتفق على بعض الخصائص الأساسية، وعادة ما تكون موجة الحرارة فترة ثلاثة أو أكثر متتالية تتجاوز فيها درجة الحرارة القصوى عتبة محددة بالنسبة لعلم المناخ المحلي، وتُعرّف المنظمة العالمية للأرصاد الجوية موجة حرارية بأنها فترة حرارة غير عادية تتجاوز مدتها ثلاثة أيام على الأقل.
وتتطور موجات الحرارة عندما تتحول النظم العالية الضغط، التي كثيرا ما تسمى وقف الأعاصير، وتتوقف على منطقة ما لأيام أو حتى أسابيع، وتنتج هذه النظم سماء واضحة، وهواء ضعيف، وتغذي الهواء الذي يدفئ بشكل خفي بينما ينحدر، ويُستحوذ الجمع بين الإشعاع الشمسي المكثف وفخاخ الريح المكبوتة المكبوتة على السطح، ويُحدث الغيوم المتعاقبة، ويُحدث هذا الغلاف الجوي المُشع.
الدوريات الجوية والبلوك
Atmospheric blocking occurs when a high-pressure system becomes stationary and deflects the prevailing westerly winds around it. This disruption of the jet stream can persist for extended periods, creating conditions that favor heat wave development. Blocking patterns are often associated with specific compositions of the large-scale circulation, such as the North Atlantic Oscillridge
إن موقع هذه الحواف وكثافة هذه المناطق يحددان ما هي المناطق التي تمر بموجات حرارية في أي وقت، ويمكن أن تسحب الحافة التي تقع على أوروبا الغربية هواء ساخن من الصحراء الشمالية، مما يؤدي إلى درجات حرارة شديدة في بلدان مثل فرنسا وألمانيا والمملكة المتحدة، وعلى العكس من ذلك، فإن الارتفاع فوق وسط البحر الأبيض المتوسط يمكن أن يشق الهواء الساخن فوق إيطاليا واليونان والبلقان، والتفاعل بين مصدر حرارة الصحراوي والموجة الوسطى في فهم الانتشار الجوي.
الصحراء الكبرى كمحرك عالمي للمناخ
موازن الطاقة السطحية والدرجة القصوى
الصحراء تغطي حوالي 9.2 مليون كيلومتر مربع في شمال أفريقيا، مما يجعلها تقريبا حجم الولايات المتحدة، وخلال الأشهر الصيفية، تحصل الصحراء على بعض أعلى مستويات الإشعاع الشمسي القادم على الأرض، وتختلف الطحالب السطحية للصحراء من حوالي 0.35 إلى 0.45 درجة، مما يعني أن جزءا كبيرا من هذه الطاقة الجديدة ينعكس على الفضاء.
إن التدفئة القصوى لسطح الصحراء تخلق طبقة حدودية عميقة ومستقرة في الغلاف الجوي يمكن أن تمتد إلى 5 كيلومترات أو أكثر على ارتفاع أثناء فترة ما بعد الظهر، وتتميز هذه الطبعة الحدودية باضطرابات شديدة في التقلب، حتى في غياب التكوين الغيومي، لأن الهواء جاف للغاية.
دورات التدرج الحرارية والثلاجة النباتية
ومن الخصائص المميزة لديناميات المناخ في الصحراء مدى الحرارة الهائل، ففي حين يمكن أن تكون درجات الحرارة النهارية شديدة، فإن عدم وجود الرطوبة في الهواء، وانخفاض سرعة السير الحراري للرمل، قد يسمح بتبريد السطح بسرعة بعد غروب الشمس، وكثيرا ما تنخفض درجات الحرارة الليلية بنسبة 20 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية (36 درجة شرقا إلى 54 درجة ف) مقارنة بمستويات الانتشار الحراري في الصحراء.
إن الهاوية الشديدة للصحراء تعني أن التبريد الترابي يكاد يكون غائبا تماما، ففي المناطق النباتية، تُطلق النباتات بخار الماء عن طريق التحول، مما يستوعب الحرارة ودرجات الحرارة السطحية المتوسطة، وتفتقر الصحراء إلى آلية التبريد هذه، ونتيجة لذلك، فإن جميع الطاقة الشمسية التي تم استيعابها خلال اليوم تتحول مباشرة إلى تدفئة السطح والهواء المفرط، وهذا سبب يجعل المناطق الصحراوية أكثر كفاءة.
الاتصالات الهاتفية: كيف تقود الصحراء موجات الحرارة عبر القارة
The Saharan Air Layer
The Saharan Air Layer (SAL)] is a mass of extremely dry, dusty, and warm air that forms over theSaharan Desert during the spring, summer, and early autumn. The SAL is typically 2 to 4 kilters fish and can be transported westward across the Atlantic winds, reaching as far as the Caribbean and the southeastern temperature
بينما تُلاحظ أكثر الآثار الدرامية للبحر الأسود في حوض المحيط الأطلسي، تحدث عمليات مماثلة على البحر الأبيض المتوسط وأوروبا، وظل ارتفاع الهواء الجاف من الصحراء يرتفع إلى الشمال نحو الأمام من أجل دفع الطوابق في وسط غربي غربي غربي، وقد تُدفع هذه الطفرة درجات الحرارة في جنوب أوروبا أعلى بكثير من 40 درجة مئوية (104 درجة ف) وتسهم في تطوير موجات حرارية طويلة.
روسبي وايف باترنات ووصلات منتصف العمر
والتفاعل بين التدفئة الصحراوية وتداول خط العرض المتوسط يوسطه موجات روسبي - موجات الكواكب الكبيرة في الغلاف الجوي التي تروج استجابة للتغيرات في قوة كوريوليس ودرجات الحرارة، ويثير التدفئة الشديدة على الصحراء موجات روسبي التي يمكن أن تتحول إلى موجات خارجية، مما يؤثر على تباطؤ موجة التذبذب.
ومن الأمثلة الموثقة جيداً لهذه الآلية الصلة بين التدفئة الصيفية على الصحراء وتطوير موجات الحرارة في روسيا وأوروبا الشرقية، وقد أظهرت البحوث التي نشرت في Science أن التدفئة غير الشاملة على الصحراء يمكن أن تغير نمط موجة روسبي بطريقة تفضّل تكوين معاداة للدوام على غرب روسيا.
الأثر التصاعدي المتوسط
The Mediterranean Sea acts as an intermediary in the relationship between theSaharan and European heat waves. As hot, dry air from theSaharan flows northward across the Mediterranean, it can take up moisture from the sea surface. This moisture-laden air can then fuel enhanced warming through the greenhouse effect of water vapor, while also contributing to the development of heat-induced thunderstormslongs in some cases.
وقد أظهرت الدراسات الأخيرة أن تواتر وشدة موجات الحرارة بين الصحراء والمتوسط قد ازدادت منذ منتصف القرن العشرين، بما يتسق مع الاحترار الأوسع لحوض البحر الأبيض المتوسط، وأن ] الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ قد رأى أن منطقة البحر الأبيض المتوسط هي نقطة ساخنة لتغير المناخ، مما يدفأ بسرعة أكبر من المتوسط العالمي.
Regional Heat Wave Case Studies Linked to Saharan Dynamics
أوروبا: عام 2003 و 2019 موجات حرارة
ولا تزال الموجة الحرارية الأوروبية في آب/أغسطس 2003 واحدة من أشدها في التاريخ المسجل، حيث بلغت درجات الحرارة في باريس 38.7 درجة مئوية (101.7 درجة مئوية) في 11 آب/أغسطس، كما أن العديد من المواقع في ألمانيا وسويسرا وفرنسا قد وضعت سجلات شاملة، وقد نتجت عن موجة حرارية متوقفة عن سد الأعاصير التي تبثها منطقة شمال أفريقيا عبر البحر الأبيض المتوسط، وظلت معاداة الأعاصير ثابتة لمدة أسبوعين تقريبا، مما حال دون حدوث أي خسائر في موجة جوية كبيرة.
وفي تموز/يوليه 2019، أثرت موجة حرارية استثنائية أخرى على معظم أوروبا الغربية، حيث بلغت درجة الحرارة في باريس 42.6 درجة مئوية (108.7 درجة مئوية) في 25 تموز/يوليه، مما يكسر السجل السابق المحدد في عام 2003، وارتباطت هذه الأحداث مرة أخرى بمستوى مرتفع من الحرارة في الصحراء الشمالية، غير أن موجة الحرارة في عام 2019 كانت أقصر في المدة، ولكنها كانت أكثر كثافة في ذروتها.
شمال أفريقيا والشرق الأوسط: هضبة الصحراء الكبرى
وفي حين أن موجات الحرارة في أوروبا كثيرا ما تنطوي على ظهور هواء صحراوي، فإن بلدان شمال أفريقيا والشرق الأوسط تشهد حرارة شديدة كجزء أساسي من مناخها، فالصحراء نفسها منطقة تعتبر فيها الظروف المصنفة كموجة حرارية في مكان آخر الطقس الصيفي العادي، ولكن حتى في الصحراء الكبرى، توجد فترات حرارة استثنائية تتجاوز فيها الخلفية الصحراوية أصلا.
وتواجه منطقة الشرق الأوسط نظاماً واضحاً ولكنه متصلاً به، حيث تُحدّد شبه الجزيرة العربية مباشرةً للصحراء، وتتقاسم المنطقتان العديد من السمات المناخية، وتُعزى الحرارة الصيفية في الشرق الأوسط إلى مزيج مماثل من الحرارة الشمسية المنخفضة الرطوبة، ودرجة التبعية الواسعة النطاق المرتبطة بالطائرة الجوفية()([FLT:])
منطقة الساحل: منطقة انتقالية
منطقة الساحل، التي تقع مباشرة جنوب الصحراء الكبرى، تحتل منطقة انتقالية بين الصحراء والغابات الاستوائية المطيرة في غرب أفريقيا، وتتميز مناخ الساحل بتدهور قوي في شمال الساحل، يتراوح بين صفر في شمال الساحل و 600 ميليميتر سنويا في الجنوب، وتنتج موجات الحرارة في منطقة الساحل خطرا شديدا لأن السكان معرضون للخطر، ويقلل من فرص حصولهم على إمدادات المياه الكافية، ويعولون عليها.
إن الحرارة الصحراوية تؤدي دورا مزدوجا في مناخ الساحل، وخلال الموسم الجاف، تهب الرياح الهرماتية من الصحراء الجنوبية، مما يؤدي إلى ارتفاع حرارة السكان وضعف نوعية الهواء، وخلال الموسم الماون، فإن موجة الحرارة الصحراوية المنخفضة تساعد على رسم هواء متحرك من خليج غينيا شمالا، مما يخلق ظروفا لسقوط الأمطار، ولكن عندما تكون موجة الرياح الموسمية ضعيفة أو مؤجلة، فإن منطقة الساحل يمكن أن تشهد موجات جفافة طويلة.
Climate Change Interactions and Future Projections
تضخيم موجات الحرارة تحت الحرب العالمية
فالاحترار العالمي يسبب موجات حرارية أكثر تواتراً وأكثر كثافة وأكثر طولاً في معظم أنحاء العالم، وتسخين الصحراء الكبرى أسرع من مناطق أخرى كثيرة، مع ارتفاع حرارة تبلغ 0.5 درجة مئوية إلى 1.0 درجة مئوية في كل عقد في بعض المناطق، وتقول إنَّ ظروف خط الأساس العالمي المحيطة بها هي أكثر وضوحاً، بما في ذلك التأثير على الموجات الحرارية المتوسطة والمنخفضة.
كما يجري تعديل الآليات التي تربط ديناميات المناخ الصحراوي بالموجات الحرارية النائية بسبب تغير المناخ، حيث إن التوسع في حركة هادلي، الذي يحدث مع اتساع المناطق المدارية، يؤدي إلى زيادة حدة ترددات المناطق الجافة شبه المدارية، مما يعني أن مصدر الحرارة الصحراوي ينتقل بصورة فعالة إلى الشمال، ويقترب من تأثيره إلى البحر الأبيض المتوسط وإلى جنوب أوروبا، وفي الوقت نفسه، يؤدي ازدهار موجة البحر الأبيض المتوسط إلى زيادة الضغط على المناطق الساحلية.
عمليات التغذية المرتدة إلى التصحر والتفاعلات البرية
وتؤدي عمليات سطح الأرض دوراً حاسماً في توسط العلاقة بين الصحراء وموجات الحرارة الإقليمية، وعندما تصبح أسطح الأرض أكثر جفافاً، فإنها أقل قدرة على التبريد من خلال التبخر والتحول، وهذا التأثير، المعروف باسم ، هو التأثير الديناميكي للرطوبة السطحية في منطقة الساحل، ومع ذلك فإن الحد الأقصى من التغذية المرتدة في المياه السطحية في فصل الربيع يعزز كل منهما الآخر.
(أ) التصحر، وتوسيع الظروف الشبيهة بالصحراء إلى الأراضي المنتجة سابقاً، يحدث في أجزاء من منطقة الساحل وشمال أفريقيا بسبب مزيج من ممارسات تغير المناخ واستخدام الأراضي، ونظراً إلى أن المناطق النباتية تحول إلى التربة الخالصة، يصبح المناخ المحلي أكثر حرارة وأكثر جفافاً، مما يخلق ظروفاً شبيهة بمواقف الصحراء، ويمكن لهذه العملية أن تخلق حلقة إيجابية من التغذية المرتدة للتصحر، مما يؤدي بدوره إلى زيادة آثار التصحر على التصحر.
الاتجاهات الملاحظـة والاقتراحات النموذجية
وتظهر السجلات الملاحظة أن عدد أيام موجات الحرارة في السنة قد زاد زيادة كبيرة في منطقة البحر الأبيض المتوسط وشمال أفريقيا والشرق الأوسط منذ الستينات، وفي جنوب أوروبا، زاد تواتر موجات الحرارة بعامل يتراوح بين يومين وثلاثة في بعض المناطق، كما ارتفعت كثافة كل حدث على حدة، أما بالنسبة للصحراء نفسها، فإن سجلات درجات الحرارة مرتفعة، ولكن البيانات الساتلية ومنتجات التحليل تشير إلى أن المنطقة تدفأ بمعدل 0.6 في المائة من العمر المتوقع.
إن التوقعات النموذجية للمناخ في القرن الحادي والعشرين ترسم صورة صارخة، وفي إطار سيناريو عالي الانبعاثات (SSP5-8.5)، يمكن أن تشهد منطقة البحر الأبيض المتوسط فترة إضافية تتراوح بين 30 و60 يوماً من أيام الموجات الحرارية في السنة بحلول نهاية القرن، مقارنة بخط الأساس المتوسط للقرن العشرين، ويمكن أن تشهد شمال أفريقيا والشرق الأوسط زيادات أكبر، بل وأن تتحول بعض المناطق إلى حالة تكون فيها درجات الحرارة الصيفية دائمة في ما يعتبر الآن آثاراً على الموجات الحرارية.
الآثار الاجتماعية والاقتصادية والصحية لوحات الغطاس الصحراوية المؤثرة
الصحة البشرية وإجهاد الحرارة
وضغط الطلقات يصيبه الإجهاد عندما تكون قدرة الجسم على تنظيم حرارته الداخلية مُغطاة بالظروف البيئية، و درجة حرارة الكرة الأرضية الراقية [وBGT:1] هي مقياس شامل للإجهاد الحراري الذي يُسبّب الحرارة، الرطوبة، سرعة الرياح، والإشعاع الشمسي، وقيم التدفق العالمي فوق الـ 32 درجة مئوية (90 درجة مئوية)
وقد تسببت موجة الحرارة الأوروبية لعام 2003 في وفاة ما يقدر بـ 000 70 شخص، وأغلبية الأشخاص المسنين الذين يعيشون في المناطق الحضرية دون التبريد الكافي، وقد أدت موجات الحرارة الأخيرة إلى حدوث تحسن في نظم الإنذار المبكر والاستجابة الصحية العامة، ولكن الخطر لا يزال مرتفعا، ففي الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، تتفاقم الآثار الصحية للموجات الحرارية بفعل عوامل مثل الفقر، ومحدودية إمكانية الحصول على التكييف الجوي، ووجود غبار معدني عن طريق الجو يؤدي إلى تفاقم نوعية الهواء.
الإنتاجية الزراعية والأمن الغذائي
ويمكن أن تؤدي موجات الحرارة إلى تدمير الإنتاج الزراعي عن طريق تدمير المحاصيل، والحد من المحاصيل، والتشديد على الماشية، حيث أن موجات الحرارة التي تؤثر على حوض البحر الأبيض المتوسط ومنطقة الساحل تصل خلال فترات حرجة من الموسم المتنامي، وكثيرا ما تتزامن مع مراحل الازدهار ورش الحبوب من المحاصيل الأساسية مثل القمح والشعير والذرة، وفي عام 2003، تسببت موجة الحرارة الأوروبية في خسائر زراعية تقدر بـ 40 بليون يورو.
وتعاني درجات الحرارة المرتفعة في الليل أثناء موجات الحرارة من أضرار بالغة بالنسبة للزراعة لأنها تزيد معدلات تنفس النباتات، وتخفض التراكم الصافي للكتلة الأحيائية والحبوب، وتعاني محاصيل كثيرة، بما فيها الأرز والذرة، من مستويات حرارة محددة أعلى مما يؤدي إلى انخفاض حاد، وستؤدي الزيادات المتوقعة في تردد الموجات الحرارية وكثافة تغير المناخ إلى ضغوط إضافية على النظم الزراعية التي سبق أن شددت عليها ندرة المياه وتدهور التربة.
الطلب على الطاقة والهياكل الأساسية
إن موجات الحرارة تؤدي إلى ارتفاع الطلب على الكهرباء، حيث تزيد الأسر المعيشية وقطاع الأعمال من استخدامها لتكييف الهواء، ويمكن أن تؤدي هذه الطفرة إلى تجاوز شبكات الطاقة، مما يؤدي إلى انقطاع الكهرباء عن الناس دون التبريد في الأوقات التي تكون فيها الحاجة إليها أشد، وفي الشرق الأوسط وشمال أفريقيا، حيث تكون درجات الحرارة الصيفية شديدة بالفعل، فإن التكييف الجوي يمثل حصة كبيرة من الاستهلاك الكلي للكهرباء، وخلال موجة الحرارة المتزايدة في البحر الأبيض المتوسط، إيطاليا واليونان، تشهد ارتفاعا في مستويات الحرارة.
كما أن الهياكل الأساسية للنقل تتأثر بالحرارة الشديدة، إذ يمكن أن تخفف مساحات السكك الحديدية، ويمكن أن تخفف من حدة السقوط، كما أن مجرى المطارات يمكن أن يصبح غير قابل للاستخدام في درجات الحرارة المرتفعة، وفي تموز/يوليه 2018، تسببت موجة حرارية في المملكة المتحدة في إلحاق أضرار هيكلية بخطوط السكك الحديدية، وفرض قيود على السرعة القسرية تعطل السفر لأيام، وفي المناطق الأكثر إثارة، تزداد سرعة وجود هياكل مستلزمات في ظلها.
نُهج البحث واستراتيجيات الرصد
رصد السواتل للهات الصحراوي
(أ) إنَّ الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل قد أحدث ثورة في دراسة الديناميات المناخية للصحراء وعلاقتها بالموجات الحرارية، أدوات مثل أحدثَ القرارَ الذي يُضَمِّنُ SBO-I.
ومن بين المزايا الرئيسية للبيانات الساتلية القدرة على مراقبة منطقة الصحراء بصورة شاملة، والتغلب على القيود المفروضة على عمليات المراقبة الأرضية المتفرقة، والصحراء هي واحدة من أكثر المناطق التي لا تحظى بتحفظات كافية على الأرض من حيث محطات الأرصاد الجوية التقليدية، وقياسات السواتل تسد الثغرات الحرجة، ويمكن للمستشعرات ذات الأعراض الحرارية أن تكتشف التدفئة السطحية المكثفة للصحراء حتى عندما تكون السماء واضحة، ويمكن أن توفر نماذج لقياسات الموجية الدقيقة معلومات عن التربة.
Climate Modeling of Sahara-Mediterranean Interactions
وتشكل نماذج المناخ أدوات أساسية لفهم العمليات المادية التي تربط الصحراء بأنماط موجات الحرارة الإقليمية والعالمية، وتظهر نماذج عالية الاستبانة تُحل صراحة سمات التداول في الغلاف الجوي، مثل موجة الصحراء المنخفضة والبحر الأبيض المتوسط، قيمة خاصة، وتوفر ] مجموعة من التوقعات الإقليمية للحد من المناخ [الانقلاب الصحراء الكبرى: 1] إطاراً لانتاج توقعات مناخية إقليمية.
إن إحدى التحديات في وضع نماذج للموجات الحرارية التي تؤثر على الصحراء هي عدم التوافق بين التأثير الحراري الهائل للصحراء والسمات الصغيرة نسبياً للتدفق الجوي الذي لا ينقل الحرارة فعلياً إلى المناطق المتضررة، والنماذج الدينامية التي تُستخدم في تحديد الطيف والتي لها فترات زمنية قصيرة يمكن أن تمثل هذه العمليات الصغيرة الحجم، أكثر دقة من النماذج العالمية المتوقعة للاستبانة الكوادر.
منظورات خاصة بالمحيط الصحراوي
إن فهم كيفية عمل الديناميات المناخية الصحراوية في الماضي يمكن أن يوفر سياقا قيما لتفسير التغيرات الحالية والمقبلة، والسجلات البالية من البحيرات، وودائع الكهوف، والرواسب البحرية، تكشف عن حدوث تحولات كبيرة في المناخ على مدى السنوات الـ 10 الماضية، وخلال
يشير سجل الميكنة إلى أن تأثير الصحراء على المناخ الإقليمي قد تراوحت كثافة مع الزمن، وذلك بالتوازي مع التغيرات في نطاق الصحراء وخواصها السطحية، وخلال الفترات التي كانت فيها الصحراء أكثر خضراء، كان المصدر الحراري أضعف، وأنماط التواصل عن بعد التي تربط الصحراء الآن بالموجات الحرارية الأوروبية قد تكون مختلفة اختلافا كبيرا.
خاتمة
إن الصحراء الكبرى أكثر بكثير من خلفية سلبية لمناخ شمال أفريقيا؛ وهي محرك نشط يرسم أنماط موجة الحرارة في مختلف القارات، وتولد التدفئة السطحية القصوى للصحراء طبقات حدودية عميقة في الغلاف الجوي، وتقود تقلبات الحرارة المستمرة، وتثير موجات الكواكب التي تتحول إلى موجات خارجية، وتعمل هذه الآليات بالتنسيق مع البحر الأبيض المتوسط ومسارات متسقة
وقد شهد الفهم العلمي لديناميات المناخ في الصحراء الكبرى وارتباطها بالموجات الحرارية تقدما كبيرا في العقود الأخيرة، وهو ما أدى إلى تحسن في عمليات الرصد الساتلية، والنموذج الجوي، وإعادة البناء المخفف، ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات كبيرة، حيث أن تمثيل عمليات سطح الأرض، ودور الغبار المعدني، وحساسية أنماط التواصل عن بعد لتغير المناخ، كلها مجالات تتطلب مزيدا من البحث.
إن إعداد هذا المستقبل يتطلب ليس فقط التقدم العلمي بل أيضاً التكيفات العملية، نظم الإنذار المبكر التي تُسسجّل التفاعلات بين الصحراء والمتوسط، والتخطيط الحضري الذي يقلل من تأثيرات الجزر الحرارية الحضرية، والممارسات الزراعية التي تحافظ على رطوبة التربة وتوفر الظل، والتدخلات الصحية العامة التي تحمي الفئات السكانية الضعيفة هي كل العناصر الأساسية للاستجابة الشاملة، والعلاقة بين أنماط الموجات الحرارية وديناميات التكيف مع المناخ في الصحراء الكبرى هي تذكير صارخ