دور الجفاف في تكوين وتوسيع صحراء أتاكاما

"أتاكاما ديزيرت" هي واحدة من أكثر المختبرات الطبيعية غير العادية للأرض، و مساحات واسعة من التضاريس الفائقة السرعة التي أوقعت العلماء و الجيولوجيين و الباحثين في المناخ لعقود، و "أتاكاما ديسرت" هي أكثر من تأطيراً في العالم، و ثاني أقلية،

The Ancient Origins of Hyperaridity

إن قصة صحراء أتاكاما لا تبدأ بالآلاف، بل بملايين السنين، وقد تكون صحراء أتاكاما أقدم صحراء على الأرض، وقد شهدت جفافاً شديداً منذ إنشاء كوكب ميكني الأوسط على الأقل، منذ إنشاء كوكب بروتو - هومبولدت، بالاقتران مع فتح ممر تاسمانيا - أنتاركتيك، قبل نحو 33 مليون سنة، مما أدى إلى تغيير هذه البيئة الأساسية في مسارها.

ونظراً لموقعها على الحدود الغربية لأمريكا الجنوبية، بين 17 و28 درجة مئوية، فقد اتسم مناخها بالقاحلة إلى ارتفاع ضغط الدم على مدى السنوات العشر الماضية على الأقل، ومع ذلك، تشير الأدلة إلى أن الظروف القاحلة قد تستمر لفترة أطول بكثير، وتشير الأدلة الجيولوجية إلى أن هذه المنطقة شهدت ظروفاً قاحلة إلى شبه قاحلة لفترة طويلة، ربما منذ فترة طويلة من النور، وهي فترة لا تتجاوز 150 مليون سنة.

الانتقال من ظروف قاحلة إلى ظروف شديدة الارتحال يمثل مرحلة حرجة في تطور الصحراء، تشير الأدلة العلمية إلى أنه في حين أن أتاكاما قد شهدت ظروفا قاحلة إلى شبه متقلبة لمدة 150 مليون سنة، فإن متوسط التطرف في العمل قد بدأ بعد ذلك بكثير، والانتقال إلى دولة جافة دائمة يرتبط ارتباطا وثيقا بالمراحل الرئيسية الأخيرة للارتقاء في الأنديز، والإنشاء الكامل لنظام هيمبولد الثالوث البارد.

الآليات الجغرافية واللغوية التي تنشئ الجفاف الشديد

إن جفاف أطاكاما ينجم عن تقارب فريد بين العوامل الجغرافية وعوامل الغلاف الجوي التي تخلق بشكل فعال عاصفة مثالية من ظروف الجفاف فهم هذه الآليات ضروري لفهم كيف شكل الجفاف وما زال يؤثر على هذا المشهد الرائع

"الطراز المزدوج"

وتقع أكثر المناطق القاحلة في صحراء أتاكاما بين سلسلتين جبليتين هما الأنديز ومنطقة الساحل الشيلي، وهما منطقة عالية بما يكفي لمنع حدوث اضطرابات في البحر من المحيط الهادئ أو المحيط الأطلسي، مما يؤدي إلى إحداث أثر في ظل الأمطار من جانبين، وهذا التكوين الجغرافي يخلق حاجزا فعالا بشكل استثنائي أمام التهطال من جميع الاتجاهات.

في الشرق، جبال (آنديز) المُتجَهّدة تشكل حائطًا هائلًا يحجب كتلة هوائية مُنخفضة من حوض الأمازون، أحد السمات الجغرافية الرئيسية التي تسهم في جفاف (أتاكاما) هو الجدار العازل لجبال (آنديز) إلى الشرق، هذه الجبال تقف مباشرةً في طريق كتلة الهواء الرطبة التي تُنقل غرباً من حوض الأمازون.

وهذه العملية، بالاقتران مع ارتفاع خط الساحل الشيلي، التي تعمل كحاجز ثان أقرب إلى المحيط الهادئ، تخلق أثرا مزدوجا في ظل الأمطار، وتغلق الصحراء المركزية من جميع مصادر الرطوبة تقريبا، ويضمن هذا النظام الثنائي أن يظل الجوهر الرئيسي لأتاكاما معزولا عن مصادر التهطال على الجانبين، مما يخلق ظروفا للجفاف الشديد والمستمر.

ترجمة:

المحيط الهادئ يلعب دوراً بالغ الأهمية في الحفاظ على ظروف (أتاكاما) البطيئة من خلال تأثير تيار (هومبولت) البارد، وتقلّب الحرارة المستمر بسبب تيار المحيط الهامبولت المتجمد الشمالي المبرد، وتركيب المحيط الهادئ القوي للسيارات يسهم في الحدة القصوى للصحراء، وهذه الظاهرة المحيطية تخلق ظروفاً جوية تُكبّف التهاب.

الآلية الثانية المسؤولة عن تشكيل الصحراء تقع في المحيط الهادئ حيث تتدفق تيار هامبولت البارد شمالاً على طول الساحل هذا يجلب الماء المقلي إلى السطح من خلال الارتفاع، ويبرد الهواء مباشرة فوقه، ويحافظ على درجات الحرارة الساحلية أكثر برودة مما كان متوقعاً في خط العرض دون المداري، وهذا البرد يخلق حالة مستقرة في الغلاف الجوي تُعرف بأنها أعلى درجة حرارة،

ويحدث تيار هامبولت تحولا في درجة الحرارة في الغلاف الجوي بسبب تبريد طبقات الهواء على اتصال بالمحيط، ولا يمكن للهواء البارد أن يُسبب الغيوم وسقوط الأمطار، مما يولد ضبابا ساحليا كثيفا وثابتا، وفي حين أن هذه الضباب توفر الحد الأدنى من الرطوبة لبعض المناطق الساحلية، فإنها لا تنتج سقوطا كبيرا من الأمطار، مما يسهم بدلا من ذلك في استمرار ظروف الجفاف التي تحدد المنطقة.

منطقة المحيط الهادئ

وتخلق النظم العالية الضغط على المحيط الهادئ طبقة أخرى من الرقابة الجوية التي تديم ظروف الجفاف في أتاكاما، كما أن استمرار نظم الضغط العالية عامل يميل إلى عرقلة العواصف القادمة، وتولد هذه النظم المضادة للتقلبات الدورية كتل جوية تسخن وتضغط بينما تغرق، وتكبح بشكل نشط تكوين السحابة، وتمنع تطوير نظم الطقس المنتجة للتنبؤ.

كما ينحدر الجو ويدفأ ويضغط ويمنع التكوين الغيومي ويمنع تطوير نظم عواصف كبيرة، ويبقي وجود هذه الأعاصير السماء واضحة لمعظم السنة، كما أن أنماط التداول في هذه الخلية ذات الضغط العالي تحفز الرياح الجنوبية التي تدفع إلى ارتفاع السواحل الباردة في تيار هامبولت، وتربط بين العوامل المحيطية والسائقة في الغلاف الجوي.

Quantifying Extreme Aridity: Precipitation Patterns and Records

سمعة أتاكاما كمكان جافة على الأرض مدعومة بإحصاءات تهطالية رائعة توضح خطورة حالات الجفاف في المنطقة، حيث تستقبل مواقع في الصحراء أقل من 0.2 بوصة (5 مم) في السنة، ويزعم البعض أن أجزاء من صحراء أتاكاما لم تُمطر قط في تاريخ بشري مسجل، وهذه الأرقام الاستثنائية لا تمثل سنوات جفافية أحياناً، بل البيئة الأساسية العادية.

ويبلغ متوسط سقوط الأمطار نحو 15 مم (0.6 في) في السنة، على الرغم من أن بعض المواقع لا تتلقى سوى 1 إلى 3 ملم (0.04 إلى 0.12 في) في السنة، وعلاوة على ذلك، لم تحصل بعض محطات الطقس في أتاكاما قط على المطر، وقد سجلت فترات تصل إلى أربع سنوات دون حدوث أي هطول في القطاع المركزي، وهي مُحدَّدة من قبل مدن أنتافوغاستا وكالاما وكوبيابو.

إن جوهر عطاما يمثل أكبر مظاهر الجفاف هذه، إذ أن صحراء أتاكاما والجرع والأقدم في الأرض، الواقعة في شمال شيلي، تخفي نواة عالية القلوب لم تسجل فيها أي أمطار خلال السنوات الخمس والخمسين الماضية، وهذا نصف ميلينيوم دون تربة قابلة للقياس يمثل أحد أطول فترات الجفاف الموثقة على الأرض، مما يخلق بيئة تحد من فهمنا للسنوات الخمس والخمسين الماضية.

ويعاني هذا الوضع من شدة شدة في العالم، حيث يبلغ متوسط هطول الأمطار فيه 0.04 بوصة في السنة، وسقوط الأمطار المجدية حوالي 1.5 بوصة (أي أن يتركوا دوناً ضحلة قصيرة الأجل) مرة واحدة في المتوسط، وحتى أن الكثير من المياه قد بات من الصعب الحصول عليها، حيث لم تسقط سجلات المناخ التي تشير إلى حدوث أي أمطار كبيرة في السنوات الـ 500 الماضية، وهذه الإحصاءات تؤكد على الطبيعة العميقة والمستمرة للجفاف في التأزم.

الأدلة المبرومة: إعادة بناء أنماط الجفاف القديمة

فهم كيف أن الجفاف قد أثر على تكوين وتوسيع أتاكاما يتطلب النظر العميق في السجل الجيولوجي واللاميكولوجي، وضع العلماء أساليب متطورة لإعادة بناء الظروف المناخية السابقة، كشفاً عن تاريخ معقد من القلادة المتباينة على مدى آلاف وملايين السنين.

Soil and Mineral Evidence of Long-Term Aridity

وتحافظ التربة في صحراء أتاكاما على سجل ملحوظ لظروف الجفاف القديمة، ويشير تحليلنا للتربات على السطح المائي المتكرر لبامبا دي تانا إلى أن هذا المشهد كان جافاً للغاية ولم يُنفذ منذ تشكيله منذ حوالي 10 ملايين سنة، وأن التربة من مختلف الأعمار، من > 8 ما إلى العصر الحديث، لا تبين أي دليل على تراكم المعادن شبه الدقيقة أو تراكم الكربوني.

ويُظهر التكوين المعدني لهذه التربة القديمة دليلاً إضافياً على زيادة القاحلة على الزمن الجيولوجي، ويُظهر التحليل الكيميائي والمعدني لهذه التربة أنها تحتوي على مادة غبوم، ولكنها تحتوي أيضاً على تركيزات أعلى من المعادن النحلية وغيرها من المعادن السحلية التي هي أكثر قابلية للذوبان من الغيوم، مما يشير إلى أن هذه المنطقة من منطقة أتاكاما قد أصبحت أكثر قرابة خلال السنوات القليلة الماضية.

وبالإضافة إلى ذلك، تشير هذه الدراسة الجديدة إلى أن الودائع الكبيرة من النترات في صحراء أتاكاما تقدم أدلة على فترات طويلة من الجفاف الشديد في الماضي، حيث تركزت النترات في قاعات الوادي والبحيرات السابقة على الأمطار المتفرقة منذ حوالي 13 مليون سنة، ويمكن أن تكون غذاء للميكروبات، وتمثل هذه الودائع النتارية دليلا على الجفاف القديم وقاعدة فريدة من الموارد التي دعمت الحد الأدنى من الحياة المجهرية.

ميدنز ومطارات إعادة البناء

ومن بين أكثر النهج ابتكارا لإعادة بناء أنماط سقوط الأمطار في الماضي في أتاكاما تحليل مواضع القوارض المتحجرة، فاليومي الدينز هو مزيج من الحطام النباتي والحيواني المزروعة في البول المبلورة (الآبرات)، مما يعزز حفظها لعشرات الآلاف من السنوات في الكهوف وملاجئ الصخور في البيئات القاحلة، وقد درست على نطاق واسع في المناطق الغربية والغربية في أمريكا القاحلة.

وقد كشفت البحوث الأخيرة أن التباينات في أحجام الجنين القارض يمكن أن تكون بمثابة نكلاء لمستويات التهطال السابقة، وتكشف التغيرات في أحجام الفلاحين القوارض من وسطاء الأحفوريات عن حدوث حالات سقوط الأمطار في وسط صحراء أتاكاما، وقد أتاحت هذه التقنية المبتكرة للعلماء إعادة بناء أنماط سقوط الأمطار التي تمتد آلاف السنين، مما وفر تفاصيل غير مسبوقة عن كيفية تنوّت ظروف الجفاف بمرور الوقت.

وقد تم ربط ديناميات التهطال الرباعي في منطقة الأنديز الوسطى بالوصلات الجوية العالية والخفيفة، وتكشف هذه البحوث عن أن أنماط الجفاف في منطقة أتاكاما تتأثر بالتفاعلات المعقدة بين النظم المناخية الإقليمية والعالمية، بما في ذلك الديناميات الجوية المدارية والأعمدة.

إيداعات ثابتة وتاريخ فلوفي

إن السجل الجيولوجي الذي تم حفظه في رواسب المجاري القديمة يوفر نافذة أخرى في أنماط الجفاف السابقة، ونعتقد الآن أنه يمكننا استخدام هذه الودائع في المجاري لإعادة بناء تاريخ الجفاف الكبير في المنطقة، وربما تحديد التغيرات المحتملة في المحيطات والتداول الجوي التي هي مسؤولة عن إحداث جفاف كبير في أتاكاما.

ويكشف تحليل الترسبات الفلورية وعلم المورفولوجي عن فترات كان فيها تدفق المياه أكثر أهمية، مما يتناوب مع الجفاف الممتد، وتظهر المقارنة بين التغيرات في فترة التنبؤ بالأشعة وسرطان قناة التيار (الشكل المكيَّف من ريك وآخرون، 2003)، وتعاد بناء الكثافة من فترات التذبذبذب التي تُجرى على القوارض (Lator et al., 2002; 2006).

الأثر المادي للجفاف على تكوين الأراضي

وقد شكلت ظروف الجفاف الطويلة بشكل عميق الخصائص المادية لصحراء أتاكاما، مما خلق مشهداً غير مشهد آخر على الأرض، وأدى عدم وجود المياه كعامل تآكل إلى الحفاظ على المعالم القديمة وتطوير خصائص جيولوجية فريدة.

حفظ قطع الأرض المتكررة

وتحتوي صحراء أتاكاما الجافة بصورة استثنائية، المتاخمة للسنترال الأنديز في شمال شيلي، على العديد من المناظر الطبيعية المتكررة (الأراضي التي شكلت في الماضي، ولكنها حُفظت على السطح الحالي؛ الشكل 1). ولا تزال هذه الأسطح القديمة، التي يعود بعضها إلى ملايين السنين، غير ملوثة إلى حد كبير بسبب شح شديد في التآكل الذي تحركه المياه.

وقد نتجت عملية حفظ سطح المشهد المتكرر في صحراء أتاكاما عن ارتفاع مستوى الأنديز الوسطى وارتفاع المناخ الفائق السرعة في أتاكاما، مما أدى إلى تقلص الجرافات العميقة وتخلي عن المنافذ الأرضية السابقة، وبعد أن أزيلت هذه المناظر الطبيعية المتدفقة التي تهجر الأنديز، أصبحت هذه المناظر الطبيعية أقل بروزا من البيئة القاحة.

وقد أدى هذا الجفاف القديم والمستمر إلى ظروف جيولوجية والبيولوجية فريدة، وقد حافظت معدلات التحات المنخفضة للغاية على طبوغرافيا المشهد، وفي معظم البيئات على الأرض، تعمل المياه بوصفها العامل الرئيسي للتحات وتغيير المنظر الطبيعي، وفي أتاكاما، أدى غياب المياه تقريبا إلى تجميد المشهد في الوقت المناسب، مما أدى إلى خلق متحف طبيعي للعمليات الجيولوجية القديمة.

Mineral-Rich Surfaces and Salt Formations

وأدى نقص المياه لتحلل المعادن ونقلها إلى تراكم رواسب معدنية ملحوظة على السطح وقربه، ومن الجدير بالذكر أن الظروف المناخية الجافة في صحراء أتاكاما كانت مرتبطة برفع مستوى الأنديز، ويعتقد أنها أدت دورا هاما في تطوير أكثر السمات تميزا لهذه الصحراء، بما في ذلك: ' 1` إثراء الأملاح وودائع الإيود في الديبر في الديبري المركزي ' 2`.

إن تكوين شقق ملحية واسعة النطاق أو ملقطات ملحة، يمثل نتيجة أخرى للجفاف المطول، وهذه السمات تشكل في أحواض مغلقة حيث تتفاخر كميات ضئيلة من المياه بسرعة، وتترك وراءها رواسب الملح المركزة، ويجسد سالار دي أتاكاما، وهو أحد أكبر شقق الملح في شيلي، هذه العملية ويحتوي على بعض أغنى رواسب الليثيوم في العالم، نتيجة مباشرة لملايين السنوات من التبخرة تحت.

وتسود تشكيلات الجبس بوجه خاص في جميع أنحاء الصحراء، وتحتوي التربة في القاع المرتفع من دير أتاكاما (شيلي) على كميات كبيرة من الأملاح القابلة للذوبان، بما في ذلك الكبريتات والنترات، كما أن مادة " غيبسوم " (CaSO4; 2H2O) هي معدن بارز في منطقة أتاكاما، وهي تظهر على أنها تمثل نمطاً ثابتاً من أشكال التحلل السطحي.

Soil Erosion and Vegetation Loss

وفي حين أن عدم وجود المياه قد حافظ على التراب القديم، فإن ظروف الجفاف أدت أيضا إلى فقدان استقرار التربة وتغطية الغطاء النباتي، وفي المناطق التي كان يوجد فيها الغطاء النباتي في وقت ما خلال فترات الرطب، أدى الجفاف الشديد إلى حدوث انحرافات في النباتات، مما يعرض التربة إلى تآكل الرياح، وبدون وجود جذور النباتات في جسيمات التربة المتشابكة، تصبح الرياح قوة تآكل مهيمنة، مما يخلق طوابقا واسعة من الرمل.

وقد خلق الجفاف الشديد ظروفاً تكافح فيها النباتات إلى الحد الأدنى، ويحد مناخ صحراء أتاكاما من عدد الحيوانات التي تعيش بشكل دائم في هذا النظام الإيكولوجي المتطرف، وبعض أجزاء الصحراء قاحلة جداً ولا يمكن أن تعيش حياة نباتية أو حيوانية، ويزيد هذا الغياب شبه الكامل للنشاط البيولوجي من تكوّن التربة وتراكم المواد العضوية، مما يخلق دورة من القاح والث الذاتي.

Climate Drivers and Drought-Inducing Phenomena

ويتأثر حدوث الجفاف في صحراء أتاكاما وشدته بتعدد النظم المناخية التفاعلية التي تعمل على مختلف المستويات المكانية والزمنية، ويعتبر فهم هذه العوامل أمراً أساسياً لفهم أنماط الجفاف التاريخية والتغيرات المحتملة في المستقبل في هذه البيئة البالغة الشدة.

El Niño-Southern Oscillation (ENSO) Cycles

وتمثل ظاهرة النينيو - الجنوب أحد أهم ظواهر المناخ التي تؤثر على أنماط الجفاف في منطقة أتاكاما، وهذا التقلب الدوري في درجات حرارة المحيط الهادئ والضغوط الجوية يخلق مرحلتين متغيرتين من ظروف النينيو (الأوار) ولا نينيا (الكحول) يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على أنماط التهطال في أمريكا الجنوبية.

كما أن التحولات في نظام النسوة البيئية الرئيسية ترتبط بالتغيرات الهيدرولوجية خلال فترة الخلل المناخي في العصور الوسطى والعمر الجليدي الصغير بين 1.0 و0.8 كيلو بي.ب.0 و0.7.5.5 كيلو بي.ب. على التوالي، ولكن هناك اختلافات في ما إذا كان النينيو أو لانيا قد سادا خلال فترة الجفاف المتوسطة الأجل مع وجود قرون متقابلة للتلوث.

ونسبت إلى ظروف لا نينيا المهيمنة، بينما عادة ما تُحدث لانينا ظروفاً أكثر برودة وجافة في العديد من المناطق، فإن آثارها على أتاكاما يمكن أن تكون معقدة، وتسهم أحياناً في أحداث تهيؤ نادرة عندما تقترن بعوامل الغلاف الجوي الأخرى.

خلال أحداث النينيو القوية، إحترار مياه المحيط الهادئ يمكن أن يعطل أنماط التداول الجوي العادية التي تحافظ على ارتفاع معدل التقلبات في أتاكاما، لكن حتى خلال هذه الأحداث، الحواجز الجغرافية الأساسية للصحراء وظروف الغلاف الجوي تمنع عادة حدوث هطول كبير، وتحافظ على ظروف الجفاف المميزة للمنطقة.

التغيرات الحالية في المحيط الهادئ

تغيرات في قوة ومركز تيار هامبولت لها آثار عميقة على ظروف الجفاف في أتاكاما، فتح الممر التاسمانيا - القطبية سمح للتيارات الباردة بالتحرك على طول الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية، مما أثر على توافر الهواء الرطب الحار للسفر من حوض الأمازون إلى أتاكاما، وهذا التحول الأساسي في تداول المحيطات، الذي حدث قبل ملايين السنين، قد أنشأ ظروف خط الأساس.

ويمكن أن تؤدي التباينات في كثافة تربّي السواحل، التي تنجم عن تغيرات في أنماط الرياح وتيار المحيط، إلى تغيير قوة التحول إلى درجة الحرارة التي تُقَفِّض التهطال، وتزيد من حدة التباطؤ في الارتفاع في التردّد على الكتلة الهوائية الساحلية، مما يعزز ظروف الجفاف، وعلى العكس من ذلك، فإن فترات انخفاض مستوى المعيشة قد تسمح بدرجة أكبر من التناقص في الغلاف الجوي، وإن كان من النادرا ما ينتج عن حدوث سقوط كبير في الأمطار.

نظم الضغط الجوي ونواهج التداول

إن أنماط التداول الجوي الواسعة النطاق تؤدي دورا حاسما في الحفاظ على ظروف الجفاف في أتاكاما وفي الحد منها، وموقف وقوة مرتفع جنوب المحيط الهادئ، وهو نظام شبه دائم للضغط العالي، يؤثر مباشرة على جافة الصحراء عن طريق تشجيع التخضوع الجوي ووقف نظم العواصف.

ويحدث التهطال الحديث في وسط الأنديز في معظمه (أكثر من 80 في المائة) خلال الصيف المحوسب، حيث توجد آليتان مختلفتان من آليات الضغط الجوي العلوي تسبب نمطاً معادياً في المناطق الشمالية والجنوبية من هذه المنطقة، وتخلق هذه الديناميات الجوية المعقدة تفاوتات مكانية في شدة الجفاف في أنحاء أتاكما، حيث تتلقى بعض المناطق قدراً أكبر بقليل من الرطوبة خلال مواسم محددة.

والتفاعل بين النظم ذات السعة العالية والضعفية في الغلاف الجوي يخلق تعقيدا إضافيا في أنماط الجفاف، كما أن التحولات في موقع الغرب الجنوبي، وهي حزام من الرياح القوية في خطوط العرض الوسطى، يمكن أن تؤثر على توافر الرطوبة في الأجزاء الجنوبية من أطاكاما، وبالمثل، فإن التغيرات في التداول في الغلاف الجوي الاستوائية يمكن أن تؤثر على المناطق الصحراوية الشمالية، رغم أن الحواجز الجغرافية الأساسية تحول عادة دون حدوث تسرب كبير.

Global Climate Change and Future Drought Patterns

إن تغير المناخ المعاصر يضيف طبقة أخرى من التعقيد لفهم ديناميات الجفاف في أتاكاما، وتشير المحاكاة الإقليمية للمناخ في إطار سيناريوهات الاحترار الشديد إلى انخفاض في الأمطار الصيفية بنسبة 30 في المائة على مدى القرن المقبل، مما يؤدي إلى آثار شديدة على النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية، غير أن منطقة الأنديز الوسطى معقدة من النواحي النائية والطوبوغرافية مع وجود عمليات رصد مناخية متفرقة، مما يجعل من الصعب التمييز بين نتائج تغير المناخ من خطوط مستقلة للأدلة.

ومن المفارقات أنه في حين يتوقع أن يزيد الاحترار العالمي من التبخر ويكثف الجفاف في المناطق القاحلة بالفعل، فإن الملاحظات الأخيرة قد وثقت أحداثا غير مسبوقة في هطول الأمطار في قلب منطقة أتاكاما، ولكن هذا الوضع تغير في السنوات الثلاث الماضية، ولأول مرة، تم توثيق سقوط الأمطار في صميم الغلاف الجوي العلوي للأتاكاما، وعلى عكس ما كان متوقعا، فإن إمدادات المياه قد تسببت في تغير كبير في ما بين أنماط الحياة.

أحداث التهطالية السريعة: عندما ينهار الجفاف

بينما يُعرّفُ أتاكاما بالجفاف الشديد والمستمر، فإن أحداث التهطال النادرة توفر رؤية حاسمة للظروف الجوية اللازمة للتغلب على الحواجز الهائلة التي تواجه الصحراء في سقوط الأمطار، وهذه الأحداث الاستثنائية تكشف أيضاً عن الآثار العميقة التي يمكن أن تنجم عن توافر المياه المفاجئة على المناظر الطبيعية والنظم الإيكولوجية التي تكيف مع القلادة الدائمة.

أحداث عام 2015 و2017

في 25 آذار/مارس 2015، أثرت الأمطار الغزيرة على الجزء الجنوبي من الصحراء، تسببت في حدوث تدفق طيني أضر بمدن كوبيابو وتيرا أماريلا وشاناريال ودييغو دي ألماغرو، مما تسبب في وفاة أكثر من 100 شخص

ففي الفترة بين 24 و 26 آذار/مارس، سجل نظام منخفض الكساد ممتد إلى شمال شيلي/وسطها من الجنوب الغربي، مما أدى إلى سقوط أمطار من قطر إلى بوصة إلى بوصتين في 24 ساعة في آذار/مارس، وسجلت محطة جنوب الصحراء أكثر من بوصة، ويمثل قطرها من الأمطار سنوات عديدة قيمة الأمطار في أطاكاما، ولا يمكن تجاوز حجم هذا الحدث، بالمقارنة مع الظروف العادية، وهو ما يمثل خروجاً كاملاً عن منطقة الجفاف التي تمتد قرون.

وحدث حدث مماثل في عام 2017، حيث هبطت الأمطار غير المسبوقة إلى قلب نظام " أتاكاما " ، وكشف دور أحزمة النقل الرطبة وتتبع الجماهير الجوية، فقد بحث الباحثون حدثاً تهيدياً في عام 2017، أدى إلى سقوط أكثر من 50 ملليمتراً من الأمطار في بعض مناطق أتاكاما، وقد أشار النموذج الذي تتبع مسارات كتلة الهواء إلى أن معظم نتائج الرطوبة من حوض الأمازون.

الآليات الجوية خلف الراقص

فهم كيف أن هذه الأحداث النادرة التي تتغلب على الحواجز الهائلة التي تعترض هطول الأمطار في أتاكاما تتطلب فحص التشكيلات الجوية المحددة التي تجعلها ممكنة، ومن المعروف أن أحداث الأمطار الحادة مثل تلك التي شوهدت في أتاكاما ترتبط بما يسمى أحزمة النقل بالرطوبة، التي هي ظواهر جوية عالية الارتفاع معروفة لنقل كميات كبيرة من بخار الماء.

وقد أكدت البحوث الأخيرة دور هذه الأنهار الجوية في إيصال الرطوبة إلى الصحراء، وفي تعقب كيفية انتقال المياه في أحزمة نقل الرطوبة عبر القارة، يشير الباحثون إلى أن الرطوبة التي تنجم عن هذه الأحداث المتطرفة في حوض الأمازون المداري بدلا من المحيط الهادئ الواقعة غرب الصحراء، ومع ذلك، يلزم إجراء بحوث إضافية تبين على نحو واثق أن الأمازون هو مصدر الأمازون.

وقد تم بالفعل سحب الرطوبة التي وصلت إلى الصحراء العاتية القاحلة إلى الجنوب من المناطق المدارية، وفي 25 آذار/مارس، عندما سقطت معظم الأمطار، كان الجو مهيأ تماماً لتسليم هواء رطب إلى المنطقة، وفي الشكل الوارد أدناه، تمكنت الرياح الشمالية الغربية من تفجير الهواء بث مرتفع من قيم المياه القابلة للتنبؤ نحو درع أطاكاما، وتحتاج هذه الأحداث إلى مواءمة دقيقة بين النظم الجوية والطرق البرية.

دال - التأثيرات المؤثرة على رؤوس الأراضي في هايبراري

وعندما يصل المطر أخيرا إلى أتاكاما بعد سنوات أو قرون من الجفاف، يمكن أن تكون النتائج كارثية، فالمناطق الجافة لا تستطيع ببساطة معالجة كمية كبيرة من المطر في فترة زمنية قصيرة، ولا تستوعب الأرض الصلبة الصخرية المياه، ويؤدي عدم وجود نبات إلى تآكل سريع وتوليد هائل من الطين، وتتسارع أسرة النهر الجافة إلى تعثر المياه القادرة على تدمير أي شيء في مسارها.

في هذه الحالة نهر كوبيبو الذي قال مسؤولون حكوميون في شيلي أنه كان جافاً تقريباً لمدة 17 سنة ملئ بسرعة بمياه الأمطار وتدفق مصارفها، ومدينة كوبيبو وأنتاغاستا في منطقتي أتاكاما وأنتوفاغاستا في شمال شيلي شهدت فيضاناً مفاجئاً خلال وسط بلدتيهما

ربما كان من المدهش أن هذه الأحداث النادرة التي حدثت في سقوط الأمطار قد أثبتت أنها مدمرة للحياة المجهرية التي تكيفت مع القاحلة الصحراوية الشديدة، وقد اكتشفت مجموعتنا أنه خلافا لما يمكن توقعه بشكل غير مناسب، فإن سقوط الأمطار الذي لم يسبق له مثيل قد أدى إلى زهرة من الحياة في أتاكاما، ولكن بدلا من ذلك، تسببت الأمطار في حدوث دمار هائل في الأنواع المجهرية التي كانت تسكن قبل المنطقة.

التكيف البيولوجي مع الجفاف الدائم

على الرغم من سمعة أتاكاما كأحد أكثر الأماكن التي لا تُستخف بها على الأرض، وجدت الحياة طرقاً للاستمرار في هذه البيئة البطيئة، الكائنات الحية التي تنجو هنا قد طورت تكيفات رائعة لمواجهة ظروف الجفاف الدائمة، مما يعرض أفكاراً عن حدود الحياة وإمكانيات البقاء في بيئات متطرفة في أماكن أخرى من الكون.

Microbial Life in the Hyperarid Core

وعلى الرغم من أن الأتاكاما هو بالفعل مكان غير معقم، هناك بعض الكائنات التي يمكنها أن تخدش وجود هناك، وهناك ستة عشر نوعاً من الكائنات المجهرية على الأقل معروف أنها تسكن التربة العميقة لأسر البحيرات الطويلة، وتستخدم النيترات - شكلاً من الملح من غذاء الأحماض النترية، وما يُعرف بـه من الحد الأدنى بكثير من الرطوبة المتطاولة في الشتاء، كما هو معروف في شهر كانون الأول/ديسمبر الماضي.

هذه الكائنات المجهرية تمثل بعض أكثر أشكال الحياة التي تسامحاً بالجفاف على الأرض، والميكروبات التي يمكن أن تُقحم تلك الظروف اللامعة في الحياة، تكتب المؤلفات، "تكيف بشكل واضح مع الظروف القاسية للتحلل" وتساعد على أن تكون الدول قادرة على الحصول على الماء الصغير جداً، هي أيضاً مُحتملة للإشعاع، قادرة على البقاء على قيد الحياة

النظم الإيكولوجية المستديمة

وفي بعض المناطق الساحلية في أتاكاما، يوفر الضباب المستمر قدرا كافيا من الطفرة لدعم المجتمعات المحلية المتخصصة في النباتات، وعلى الرغم من ظروفها القاسية، يدعم أتاكاما المجتمعات البيولوجية المتخصصة، ولا سيما في المناطق التي تخترق فيها الضباب الساحلية داخل الأراضي، وتشكيل الكتلة المائية هو نظام إيكولوجي ملحوظ هنا، حيث يستضيف نباتات فريدة مثل المكبرات الهوائية والمناظر الطبيعية المتوطنة، وهذه النظم الإيكولوجية المعتمدة على الضباب تمثل جزرا من الناحية البيولوجية.

وقد تطورت النباتات في هذه التشكيلات من الكتل الكبيرة من التكيفات الملحوظة لحصد الرطوبة من الضباب، إذ توجد في بعض الأنواع هياكل متخصصة في المنشورات تستهلك قطرات المياه من الهواء بكفاءة، بينما توجد في مناطق أخرى نظم جذور واسعة النطاق يمكن أن تصل إلى الرطوبة العميقة في التربة، وهذه التكيفات تتيح لها البقاء في بيئة تغيب فيها الأمطار التقليدية، مع الاعتماد بدلا من ذلك على الحد الأدنى من الرطوبة التي توفرها الضباب الساحلية.

"الدير بلومينغ فينومون"

ومن أبرز الاستجابات البيولوجية التي تُتخذ في أعقاب أحداث هطولية نادرة في أتاكاما الظاهرة المعروفة باسم تهب الصحراء، ويمكن مشاهدة زهرة أتاكاما ديسرت (الجنوبية: حلبة فلوريدو) في الفترة من أيلول/سبتمبر إلى تشرين الثاني/نوفمبر في سنوات مع ما يكفي من التهطال، كما حدث في عام 2015، خلال هذه الأحداث النادرة، البذور الدرامانية التي كانت تنتظر سنوات أو حتى عقوداً من التحول.

إن الأحداث المطيرة المتصلة بأحزمة نقل الرطوبة يمكن أن تكون مدمرة للأنواع المجهرية المحلية المكيفة مع الظروف الجافة، ويقول أصحاب البلاغ، ولكن يمكن أن تؤدي دوراً في حرق الإنفجار الفارغ المزدهر للزهور البرية الملونة الذي يحدث في أتاكاما كل ٥ إلى ٧ سنوات، وهذه الظاهرة الدورية تدل على أن الحياة، حتى في أحد الأماكن التي تسود فيها الأرض، تحافظ على القدرة على الاستجابة السريعة للجفاف.

التفاعلات البشرية مع الجفاف في أتاكاما

وعلى الرغم من جفافها الشديد، فإن صحراء أتاكاما قد دعمت السكان البشريين لآلاف السنين، ففهم كيف تكيفت المجتمعات القديمة والحديثة مع ظروف الجفاف المستمرة وشكلتها يوفران رؤية قيمة لمرونة البشر وتحديات العيش في بيئات شديدة التغير.

الحضارات البارزة وإدارة المياه

تاريخ الآثار المحيطة بمدينة سان بيدرو دي أتاكاما يعود إلى حوالي 000 10 سنة إلى فترة تستقر فيها مختلف المجموعات البدوية حول الشقق الملحية التي نسميها سالار دي أتاكاما اليوم، ويعرف هؤلاء الناس باسم سلسلة أتاكامينيو، "By 900 BC، كانت هناك قرى في الرافين في موقع سان بيدرو دي أتاكاما، في مصارف نهر لوا، و

وقد استحدثت هذه الشعوب القديمة نظما متطورة لإدارة المياه لمواجهة شح المياه الشديد، ففي حوالي الساعة ٠٠/١٩، كان هناك نظام للري من البعوض ينتشر عبر أوحية أتاكاما ديزيرت.

إن نجاح هذه الحضارات القديمة في مواجهة الجفاف الدائم يدل على استخلاص وتكيف ملحوظين، حيث تركزت مستوطناتها على مصادر المياه القليلة الموثوقة التي تغذيها صهر الأنديز، والينابيع، والأحراس - والممارسات الزراعية المتقدمة التي تناسب شح المياه الشديد، وقدرتها على الازدهار في مثل هذه الظروف التي تدوم فيها آلاف السنين، تمثل شاهدا على قابلية التكيف البشري في مواجهة الظروف القاسية البيئية.

تحديث الموارد والتحديات المتعلقة بالمياه

إن ثروة أتاكاما المعدنية، التي تركزت خلال ملايين السنين من الجفاف والتهرب، جعلتها مركزاً لنشاط التعدين، وقد حصلت الصحراء على رواسب غنية من النحاس والمعادن الأخرى، وأكبر إمدادات طبيعية من نترات الصوديوم في العالم، التي كانت ملغومة على نطاق واسع حتى أوائل الأربعينات، وقد بدأ النزاع الحدودي على أتاكاما حول هذه الموارد بين شيلي وبوليفيا في القرن التاسع عشر والمحيط الهادئ.

وتواجه عمليات التعدين الحديثة تحديات كبيرة تتصل بندرة المياه، ولا سيما التعدين النحاس، يتطلب موارد كبيرة من المياه لتجهيز الخامات، مما يخلق منافسة مكثفة من أجل المياه المحدودة المتاحة في المنطقة، مما أدى إلى نزاعات بين شركات التعدين والمجتمعات الزراعية والسكان الأصليين، وجميعهم يتنافسون على الحصول على موارد المياه الشحيحة في بيئة يكون فيها الجفاف هو الوضع الدائم.

إن استخراج الليثيوم من مسطحات أملاح أتاكاما يمثل صناعة أخرى كثيفة المياه، مع تزايد الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم، وكذلك الضغط على موارد المياه المحدودة للصحراء، والتوازن بين التنمية الاقتصادية والاستخدام المستدام للمياه في بيئة تعمل على إحداث تغيير كبير يمثل تحديات مستمرة لمستقبل المنطقة.

"أتاكاما" "كالمريخ"

إن ظروف الجفاف الشديدة والخصائص الفريدة لصحيفة أتاكاما جعلتها مُعدلا قيما لفهم الحياة المحتملة للمريخ وتكنولوجيات الاختبار لاستكشاف الفضاء، وقد استخدمت المنطقة كموقع تجريبي لعمليات المحاكاة التي يقوم بها المريخ بسبب تشابهها مع البيئة المريخية، وهذا الصلة بين صحر الأرض القاحلة وصحراء الكوكب الأحمر يوفر معلومات عن كيفية استمرار الحياة في بيئات متطرفة خارج كوكبنا.

التشابه بين ظروف أتاكاما ومارتيان

بالنسبة للعلماء الذين يدرسون الحياة الافتراضية في عالم آخر، اعتبر أتاكاما مُشابكا جيدا للبيئة المريخية، مثل أتاكاما، المريخ كان يوماً مكاناً مبللاً جداً، ومثل أتاكاما أيضاً، فقد الكوكب تقريباً كل مياهه، رغم أنه في حالة المريخ اختفى إلى الفضاء، بينما جفت أطاكاما بسبب تغير أنماط المناخ.

إن البيئة تتقاسم الخصائص الرئيسية التي تجعل المقارنة قيمة: القلادة الشديدة، والإشعاع فوق البنفسجي الشديد، والظروف السطحية المؤكسدة، ووجود البركلورات وأملاح أخرى، والحياة المجهرية التي تنجو في قلب أطاكاما، توفر نموذجا لفهم كيف يمكن أن تستمر الحياة في ظروف قاسية مماثلة على المريخ، ولا سيما في البيئات دون السطحية التي يمكن فيها الاحتفاظ ببعض الرطوبة.

ماء المريخ لم يدوم إلا لحوالي أول مليار من سنواته، و لكن هذا كان كافياً لحياة صغيرة على الأقل لتشكله، حتى عندما جف الكوكب، كان أكثر جاذبية من تلك المجهريات قد نجت، كما فعلوا في "أتاكاما" كان التجفيف على المريخ غير متكافئ، مع وجود ضغوط محلية أحياناً كطبقات مياه جوفية مفرغة أو حوائط محلية

الآثار المترتبة على علم الأحياء الفلكية

اكتشاف أحداث هطول الأمطار النادرة يمكن أن تدمر المجتمعات المجهرية المكيفة مع الجفاف الشديد له آثار هامة على البحث عن الحياة في المريخ، إذا تطورت الميكروبات المريخية خلال تاريخ الكوكب المبكّر ثم تكيفت مع زيادة القاحلة، فإن توافر المياه من حين لآخر من قطيع الجليد أو مصادر أخرى قد يلحق ضررا فعليا بدلا من مساعدة هذه الكائنات الحية، كما ألحقت أمطار حديثة الأضرار بميكروبي.

قد يمثل نيترات "أتاكاما" مُشابِعاً مقنعاً للودائع التي تم اكتشافها مؤخراً على المريخ من خلال مُسلسل "الكورود" (ووردت في دراسة عام 2015 بعنوان "الدليل على نيتروجين المريخيين الأصليين في عينات صلبة من تحقيقات التفريغ في حفرة (غيل)" في أعمال الأكاديمية الوطنية للعلوم

Future Research Directions and Climate Monitoring

فهم دور الجفاف في تشكيل أتاكاما والتطور المستمر لا يزال مجالا نشطا من البحوث العلمية، التقدم التكنولوجي الأخير وشبكات الرصد الجديدة تقدم أفكارا غير مسبوقة في هذه البيئة المتطرفة.

توسيع شبكات رصد المناخ

إن دير أتاكاما في شمال شيلي هو المكان الأقل حظاً على الأرض، وفي هذه المنطقة، تخضع نماذج المناخ لتحيزات كبيرة، لا سيما التهطال المفرط، وقد بدأت شبكة جديدة من 15 محطة جوية آلية في بداية نيسان/أبريل 2017.

وتقدم محطات الرصد الجديدة هذه بيانات مفصلة عن درجة الحرارة والرطوبة والأنماط الريحية وحدث الضباب والأحداث النادرة للتهطال، وتظهر البيانات المستمدة من السنة الأولى (السنوات) من هذه الشبكة نمطا منتظما جدا من الرياح الشرقية خلال الليل والصباح، وتتحول الرياح بشكل غامض من الظهيرة إلى المساء، وتنتقل هذه الرياح من المحيط الهادئ إلى الصحراء التي تشكل ضبابا خلال الليل الذي قد يشكل مصدرا للعرض الرطب على النظام.

تحسين نماذج المناخ والتنبؤات به

إن تحسين فهم أنماط الجفاف التاريخية ومحركاتها أمر أساسي لتحسين نماذج المناخ والتنبؤ بالتغيرات المستقبلية، والتفاعل المعقد بين المحيطات والغلاف الجوي والعوامل الجغرافية التي تخلق وتحافظ على ارتفاع معدلات تيار أتاكاما يمثل تحديات كبيرة بالنسبة لنموذج المناخ، وغالبا ما تبالغ النماذج الحالية في تقدير التهطال في المنطقة، مما يبرز الحاجة إلى تمثيل أفضل للعمليات الفريدة التي تحافظ على ظروف الجفاف القصوى.

وما زالت البحوث التي أجريت في مجال تغير المناخ الماضي باستخدام البركات النخيلة تصقل فهمنا للكيفية التي تغيرت بها أنماط الجفاف على مدى آلاف وملايين السنين، وهذا المنظور الطويل الأجل حاسم في التمييز بين تقلبات المناخ الطبيعي وتغير المناخ البشري والتنبؤ بكيفية استجابة الصحراء للاحترار في المستقبل.

الحفظ والتنمية المستدامة

ومع تشديد الأنشطة البشرية في أتاكاما، يصبح فهم ديناميات الجفاف أمراً متزايد الأهمية للتنمية المستدامة وحفظها، فالنظم الإيكولوجية الفريدة للصحراء، التي تتكيف مع ملايين السنين من الجفاف الشديد، تواجه ضغوطاً جديدة من التعدين والزراعة والسياحة وتغير المناخ، وحماية هذه البيئات مع دعم التنمية الاقتصادية يتطلب إدارة دقيقة لموارد المياه الشحيحة في المنطقة والاعتراف بالقيمة الإيكولوجية للبيئات المتطرفة.

التغطية في المنطقة المحمية في صحراء أتاكاما توسعت بشكل كبير خلال العقود الأخيرة، على الرغم من أن ظروف النظام الإيكولوجي المتطرفة و نائية قد حدت تاريخياً من الآثار البشرية وجهود الحفظ الرسمية، وتشمل المناطق المحمية الرئيسية حديقة لاوكا الوطنية التي تحمي المرتفعات من الأراضي الرطبة والسكان الأحياء البرية، ومتنزه بان دي أزوكار الوطني، الذي يحفظ النظم الإيكولوجية الساحلية ذات الأهمية.

الاستنتاج: الجفاف بوصفه قوة تحديد

إن دير أتاكاما يمثل أكبر مثال على مدى طول الجفاف يمكن أن يشكل المناظر الطبيعية والنظم الإيكولوجية وحتى إمكانيات الحياة نفسها، فمن أصلها منذ ملايين السنين، عندما أدى التحول في التيارات المحيطية وتصاعد الجبال إلى خلق ظروفا من الجفاف الشديد، وحتى اليوم الحالي، كان الجفاف السمة الحاسمة لهذه المنطقة الرائعة.

إن تشكيل الصحراء نتج عن تقارب فريد بين العوامل الجغرافية وعوامل الغلاف الجوي: آثار ظل الأمطار لجبال الأنديز وبحر الساحل الشيلي، والتأثير المبرد لتيار همبولت، والنظم العالية الضغط المستمرة على المحيط الهادئ، وقد جمعت هذه العوامل لخلق وتعهد بيئة من بيئات الجفاف على الأرض، حيث لم تشهد بعض المواقع أي هطول أمطار يمكن قياسها منذ قرون.

آثار هذا الجفاف الدائم واضحة في كل جانب من جوانب مشهد أتاكاما، ولا تزال صور الأراضي القديمة تحافظ على ملايين السنين بسبب عدم حدوث تآكل محرك بالمياه، وتتراكم الرواسب المعدنية على السطح، وتخلق سمات جيولوجية فريدة وموارد قيمة اقتصاديا، وتظهر المجتمعات البيولوجية، التي تقلصت إلى حدها الأدنى، الحدود المطلقة لقدرة الحياة على الاستمرار في غياب المياه.

فهم دور الجفاف في تشكيل وتوسيع أتاكاما يوفر رؤية تمتد إلى أبعد من هذه الصحراء الواحدة الآليات التي تخلق وتحافظ على القاحلة القصوى تعمل في مختلف المناطق الصحراوية في جميع أنحاء العالم، وتُفيد التكييفات البيولوجية التي تسمح باستمرار الحياة في أتاكاما بفهمنا لحدود الحياة وإمكانياتها، على الأرض وعلى الأرجح في عالم آخر مثل المريخ.

ومع تغير المناخ يغيّر أنماط التداول في الغلاف الجوي والمحيطات على الصعيد العالمي، فإن أتاكاما تمثل مؤشرا حساسا لكيفية استجابة البيئات المتطرفة لهذه التغيرات، وتشير الأحداث الأخيرة التي حدثت في سقوط الأمطار في قلب ارتفاع أسعار الصرف إلى أنه حتى صحراء العالم القاحلة قد لا تكون محصنة من التحولات المناخية، وما إذا كانت هذه الأحداث تمثل أوشاما مؤقتة أو ما زالت بداية التغيرات الأطول أجلا مسألة مفتوحة تتطلب مواصلة الرصد والبحث.

إن دير أتاكاما يذكرنا في نهاية المطاف بأن الجفاف ليس مجرد غياب المطر بل هو قوة قوية تشكل الجيولوجيا والبيولوجيا والمجتمعات البشرية، وفي هذه البيئات الأكثر تطرفاً، نرى القوة التدميرية لندرة المياه والقدرة الهائلة على التكيف في مواجهة تحديات لا تبدو مستعصية عليها، ونحن نواجه تزايد ندرة المياه في مناطق كثيرة من العالم، وهي الدروس المستفادة من التكيف في المستقبل.

At interested in learning more about desert ecosystems and climate dynamics, resources are available through organizations such as the World Wildlife Fund, which works to protect unique desert ecosystems, and NOA Climate.gov, which provides extensive information on climate patterns and extreme weather events.