ما هو (بيرمفروست)؟

ويشير الفلم إلى أي تربة أو رسوب أو صخور أرضية، لا تزال عند درجة حرارة صفر أو أقل من درجة مئوية (32 درجة ف) لمدة سنتين متتاليتين على الأقل، وهي سمة مميزة لمناطق القطب وشبه القطب، وترتكز على نحو 24 في المائة من مساحة الأرض المتغيرة في نصف الكرة الشمالي، وتظهر أكبر مساحات المحيط الهضم عبر القطب الشمالي، كندا، والثام، والثبات.

ويمكن تصنيف الفمروست إلى ثلاثة أنواع رئيسية على أساس توزيعه المكاني:

  • Continuous permafrost: This type covers over 90% of the landscape in high Arctic regions and remains frozen almost everywhere beneath the surface.
  • Dis continuousous permafrost:] found in subarctic and boreal zones, this permafrost is patchy, with areas of frozen and unfrozen ground intermed.
  • Sporadic permafrost: Occurs in isolated pockets where local conditions allow ground freeze, often influenced by microclimates and vegetation cover.

وتتفاوت سميك الفمروست تبايناً واسعاً، من متر فقط أو اثنين في المناطق الأكثر دفئاً إلى أكثر من 000 1 متر في بعض المناطق السيبرية، وفي هذه الطبعة المتجمدة، يوجد الجليد بأشكال مختلفة، بما في ذلك عدسات جليدية ضخمة، وجليد مفصَّل، وجليد مجمَّد، وهذه الهياكل الجليدية جزء لا يتجزأ من الخواص المادية للمناطق المتجمدة، وتؤثر على كيفية الاستجابة للدفء.

وفوق هذا الحد الفاصل يكمن في طبقة التفاعلية ]، وهي منطقة سطحية تُنَزَّق خلال أشهر الصيف وتُجمَّد في الشتاء، وتتراوح سميك الطبقات النشطة من بضع سنتيمترات في المنطقة القطبية الشمالية إلى عدة أمتار في المناطق دون الإقليمية الأكثر دفئاً، وهذه الطبعة الموسمية المتجمدة حيوية لأنها تدعم معظم الكائنات الحية في المنطقة القطبية الشمالية.

مجمع الكربون العالمي

ومن أهم جوانب هذا الحرق في العالم دوره كمستودع كربون ضخم، حيث تباطأت في عشرات الآلاف من السنين، ونباتات ميتة، وحيوانات، ومواد عضوية أخرى تراكمت في التربة الباردة والملوثة بالمياه، وفي هذه الظروف الهوائية والمتجمدة، تباطأ التحلل بشكل كبير، مما يسمح بتخزين الكربون العضوي في التربة المجمدة، وهذا المجمّع الكربوني هائل وله آثار كبيرة على تغير المناخ العالمي.

ويقدر العلماء أن المناطق الشمالية من المحيط الهضمي تحتوي على نحو 1460 إلى 600 1 غيغاتون من الكربون العضوي ، ولوضع هذا المبلغ في الاعتبار، يبلغ تقريباً ضعف الكربون الموجود حالياً في الغلاف الجوي، وهو ما يناهز 850 غات من ثاني أكسيد الكربون من حيث محتوى الكربون.

ولا يوزع الكربون المخزن في البرمفروست توزيعاً متساوياً، فبعض التكوينات الجيولوجية، مثل Yedoma deposits]، والمرفأ مرتفع جداً من المادة العضوية، ويدوما هي برمفرو غني بالجليد، التي تشكل أثناء تكديس بليستوكين، وفي المقام الأول في مستودعات الكربون العضوية الأقل إثراءاً.

إن احتمال إطلاق هذا الكربون القديم في الغلاف الجوي يشكل خطراً كبيراً، فمع ارتفاع درجات الحرارة العالمية بسبب الأنشطة البشرية، وثباتات البرموفرت، مما يتيح للميكروبات إمكانية الحصول على المواد العضوية المجمدة سابقاً، مما يؤدي إلى تسرب انبعاثات غازات الدفيئة، ولا سيما ثاني أكسيد الكربون والميثان، مما يغذي المزيد من الاحترار، وقد وصفت هذه العملية على نحو مجاز بأنها قنبلة مناخية متفجرة بسبب تغيرها خلال قرون.

Permafrost Thaw and Greenhouse Gas Release

ولا يحدث هذا المشهد بصورة موحدة في جميع المناطق أو الوقت، ويمكن أن يحدث تدريجياً، مع تعمق الطبقة العاملة على مدى عقود متعددة، أو بسبب الاضطرابات الجسدية بصورة مفاجئة، وتشمل عمليات المذابح المفاجئة تشكيل الأرض حيث تذوب الجليد الأرضي الذي يتسبب في انهيار السطح، والتحات، والهبوط، ويمكن لهذه العمليات أن تعرض طبقات عضوية عميقة من الظواهر المتجمدة، والتي تحتوي على كميات كبيرة من التصورات العضوية المتجمدة.

وتتوقف غازات الدفيئة التي تُطلق أثناء فترة القوس الفارغ بشدة على الظروف البيئية المحلية، ولا سيما توافر الأكسجين:

  • Aerobic conditions:] In well-drained, oxygen-rich soils-typically found in thawed upland areas-microbial respiration produces carbon dioxide (CO2). CO2 is a significant greenhouse gas, contributing to atmospheric warming but is less potent per molecule than methane.
  • () الظروف الجوية: ] In waterlogged, oxygen-poor environments such as thaw ponds, wetlands, or thermokarst lakes, microbes produce methane (CH4) via anaerobic decomposition. Methane is a much more potent greenhouse gas, with a global warming potential over 28 times.

وتشير البحوث الأخيرة إلى أن المناطق المحيطة يمكن أن تطلق نحو 20 إلى 30 جيغا من الكربون ] بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات الانبعاثات العالية، وهذا الإطلاق هام لأنه يمكن أن يضيف إلى حد كبير انبعاثات غازات الدفيئة البشرية المنشأ، مما يعقّد الجهود الرامية إلى تحقيق أهداف مناخية دولية مثل تلك التي حددها اتفاق باريس، ومن المهم أن هذه الانبعاثات الدافئة غير خاضعة للرقابة إلى حد كبير، وتمثل تغذية مرتدة على الإنسان.

Climate Feedback Loops Involving Permafrost

وتشكل حلقات التغذية المرتدة آليات يؤدي فيها تغير أولي في النظام إلى إحداث تغييرات أخرى إما أن تضاعف (التغذية الافتراضية) أو تخفض (التغذية السلبية) الأثر الأصلي (التغذية الرجعية السلبية) ويثير منشارع بيرمفروست عدة حلقات إيجابية من ردود الفعل تضاعف الاحترار العالمي، مما يجعله عنصرا حاسما في نظام المناخ في الأرض.

Carbon-Climate Feedback

وتشتمل أكثر حلقات التغذية المرتدة مباشرة على انبعاثات الكربون من مركب التثبيت، فمع تجمّد التربة، تُنكسر الميكروبات الكربون العضوي، وتُطلق ثاني أكسيد الكربون والميثان في الغلاف الجوي، وتُضخ غازات الدفيئة هذه أكثر حرارة، مما يتسبب في مزيد من الاحترار، ويُعجّل هذا الاحترار في ارتفاع مستوى المتر المربع، ويُطلق المزيد من الكربون، مما يُحدث دورة تثبيت ذاتي تبلغ من الحرارة 21 درجة حرارة.

Albedo Feedback

وتشير ألبيدو إلى جزء من الإشعاع الشمسي الذي ينعكس على سطح الأرض، حيث توجد في الثلج والجليد ألبدو مرتفع، مما يعكس غالبية ضوء الشمس القادم، مما يساعد على إبقاء المناطق القطبية باردة، وعندما تتحول المنظر الطبيعي إلى ارتفاع حرارة التوندرا المغطى بالثلج إلى أسطح أكثر هدوءاً مثل التربة البخارية، أو الشظايا المائية، أو المياه المفتوحة.

التغذية الوبائية الوبائية

ويحدث هذا الكم من الظواهر المائية المحلية والإقليمية، ويخلق ردوداً معقّدة، ويتسبب تآكل الجليد الأرضي (الكارثة الحرارية)، ويشكّل في كثير من الأحيان بذور وبحيرات جديدة، ولا تقتصر هذه الأجسام المائية على الحد الأدنى من انبعاثات غاز الحشرة، بل يمكن أن تصبح أيضاً مصادر هامة لانبعاثات غاز الميثان، وعلى العكس من ذلك، فإن مسارات تصريف النفايات الناتجة عن التكرار قد تؤدي إلى جفاف بعض المناطق

التغذية المغذية الدقيقة

كما أن تصاعد المغذيات إلى المجتمعات المحلية القديمة الميكروبات التي كانت مهاجرة لألفينيا، وهذه الميكروبات تستأنف إزالة المواد العضوية، وتسريع وتيرة التدوير المغذي وإنتاج غازات الدفيئة، وتبرز إطلاق المغذيات مثل النيتروجين والفوسفورات التي يمكن أن تحفز نمو النباتات، مما قد يوفر غرقاً للكربون قصير الأجل يعرف باسم " تأثير التخصيب " .

Impacts on Global Climate and Ecosystems

وتنجم عن حلقات التغذية المرتدة التي تُحدثها مشارف الصدر عواقب بعيدة المدى تتجاوز درجات الحرارة، وتؤثر على النظم الإيكولوجية والهياكل الأساسية والمجتمعات البشرية.

  • التعجيل بتضخم المنطقة القطبية الشمالية: ] The Arctic region is warming at nearly four times the global average rate, a phenomenon known as Arctic amplification. Permafrost thaw contributes significantly to this acceleration by releasing greenhouse gases and altering surface properties. This rapid warming leads to dramatic erosion in landscapes, including thaw increased slumps,
  • (ب) يمكن أن تتحول النظم الإيكولوجية في المناطق البرية إلى نظم إيكولوجية أرضية: [(FLT:1]) نظراً إلى تدهور الأحواض، فإن النظم الإيكولوجية في التوندرا قد تنتقل إلى الأراضي الرطبة أو الغابات المزرية في بعض المناطق، وهذه التحولات النباتية تغير الموائل وتوافر الأغذية للحياة البرية الأصلية، بما في ذلك الكربو، وثعلاقات القطب الشمالي، وأساليب عيش الطيور المها.
  • (ب) إن شبكات المياه العذبة: ] Thawing permafrost increases the delivery of sediments and nutrients to rivers and lakes, impacting aquatic ecosystems. Elevated sediment loads can reduce water clarity, while nutrient influxes can lead to eutrophication, altering food sourcesrmoent emissions from the pot.
  • ] Coastal erosion:] Permafrost coastlines, which make up about 34% of the global coastline in Arctic regions, are eroding at unprecedented rates - up to 20 meters per year in some locations. This coastal retreat releases organic carbon directly into marine environments and threatens the viable of coastal communities and infrastructure.

البحث والرصد في بيرمفروست

ونظرا للدور الحاسم الذي يؤديه انتشار المناخ العالمي، فإن الجهود القوية في مجال البحث والرصد ضرورية لفهم دينامياته والتنبؤ بالتغيرات المقبلة، وهذا يتطلب تكامل منهجيات متعددة والتعاون الدولي.

المراقبة الساتلية

ويوفر الاستشعار عن بعد بيانات قيمة لرصد المنافذ على المناطق الكبيرة التي يتعذر الوصول إليها في كثير من الأحيان، كما أن الأدوات الموجودة على متن الساتل سومي ن بي إس، وسواتل " كوبرنيكوس سينتيل-1 " و " سينتينيل-2 " ، التي توفر بيانات عن مدى حرارة الأرض، والنموذج اللاحق لأجهزة الأشعة الاصطناعية (NISAR) تستخدم في التصوير الحراري، ودرجات الأشعة الرادارية، وأجهزة الاستشعار

الدراسات الميدانية

وعلى الرغم من التقدم المحرز في مجال الاستشعار عن بعد، لا تزال الملاحظات الأرضية حيوية، إذ يحفر العلماء حفراً ثقوباً كبيرة للحصول على بيانات درجات الحرارة من خلال طبقات البرموفرت وصكوك النسيج مثل غرف تدفق غازات التربة لقياس انبعاثات غازات الدفيئة مباشرة، وتحلل شبكات الرصد الطويلة الأجل من خلال شبكة الرصد ذات الجودة العالية ().

نماذج سيناريوهات المستقبل

وتتزايد نماذج نظام الأرض التي تدمج ديناميات الكربون في البرموفر لتحسين التوقعات المناخية، وتحفز هذه النماذج العمليات المعقدة بما في ذلك نقل حرارة التربة، والتغيرات الهيدرولوجية، والتشوخ الميكروبي، والأحداث المفاجئة في مجال المنافذ، وبالرغم من التقدم المحرز، لا تزال هناك أوجه عدم يقين كبيرة بسبب تذبذب المناظر المحيطة بالكربون وبيانات المراقبة المحدودة.

الآثار التعليمية

ويُعدّ البرمفروست دراسة إفرادية نموذجية للمربين تهدف إلى تعليم علوم نظام الأرض، وآليات التغذية المرتدة المناخية، ومحو الأمية البيئية، وهو يوفر سياقاً ملموساً لاستكشاف العمليات المترابطة عبر الغلاف الجوي، والمحيط الحيوي، والغلاف الجوي، والهيدرولوجي.

  • ]Systems thinking:] Students can learn how changes in one component of the Earth system - such as frozen ground-cascade through others, illustrating the complexity and interconnectedness of climate processes.
  • Carbon cycle dynamics:] Lessons can focus on the distinction between carbon stocks (stored carbon) and flows (carbon exchange), and the different timescales of natural versus human-induced carbon release.
  • Uncertainty and risk assessment:] Exploring why scientists use scenarios and probabilistic models helps students understand the challenges of predicting future climate states and the importance of precautionary approaches to climate action.

ويمكن أن تعزز الأنشطة المتعلقة باليد العاملة المشاركة والتفاهم، فعلى سبيل المثال، بناء تجارب بسيطة في صندوق الثروات لرصد تجميد التربة وغسلها، أو تحليل بيانات درجة حرارة الثقوب، أو تفسير الصور الساتلية، مما يمكّن الطلاب ذوي الخبرة العملية.() وتوفر موارد مثل [(]) تقرير القطب الشمالي للشبكة ((K Card) معلومات مستكملة وميسورة في الفصول الدراسية الثانوية.

خاتمة

فالبرمفروست هو أكثر بكثير من ذيل مجمد من العصر الجليدي الأخير؛ وهو عنصر دينامي ونشط في نظام المناخ في الأرض، إذ يشكل تخزين كميات هائلة من الكربون العضوي، وثبات البرموفر مصدرا محتملا لغازات الدفيئة يمكن أن يؤدي إلى تفاقم الاحترار العالمي بدرجة كبيرة إذا تم إطلاقه، كما أن تواتر التغذية المرتدة المترابطة - إطلاق الكربون، وتغير الطين، والتحولات الهيدرولوجية، وتحديات ذات النشاط البري - الهوائي.

وفي حين أن التوقيت الدقيق لإطلاق الكربون في الفضاء الخارجي وحجمه لا يزالان غير مؤكدين، فإن المسار واضح: إن استمرار الاحترار البشري سيعجل بازدراء المناخ ويزيد من آثاره، ويستلزم التخفيف من هذه المخاطر إجراء تخفيضات عاجلة في انبعاثات غازات الدفيئة على الصعيد العالمي، إلى جانب الرصد المستمر والبحث من أجل تحسين فهمنا، وبالنسبة للمعلمين، فإن إدراج الفرن في المناهج الدراسية يعزز محو الأمية والنظم، ويزود الأجيال المقبلة بالتعامل مع أحد أكثر التحديات البيئية إلحاحاحاحاحا.