دور العواصف الطبيعية في تغيرات المناخ الطويلة الأجل للأرض

Earth's Natural Climate Cycles and their Role in Long-Term Climate Change

نظام المناخ الأرضي هو شبكة دينامية مترابطة من العمليات التي تعمل عبر نطاقات زمنية واسعة، في حين أن المناقشات المناخية الحديثة غالبا ما تركز على التأثيرات البشرية،

وتشهد هذه الدورات أنماطاً يمكن أن يُظهرها العلماء، وفي بعض الحالات، التنبؤ، لا تعمل هذه الدورات في إطار العزلة، بل وتتفاعل في طرق غير خطية، وتزيد من آثارها أو تخفف منها، وتزيد من حدة التغير النسبي في الناتج الشمسي أو في قياسات جغرافية مدارية، مما يؤدي إلى زيادة الحساسية في كل من الغازات غير الخالصة.

ما هي العواصف الطبيعية في نظام المناخ؟

الدورات الطبيعية هي عمليات دورية أو شبه مؤقتة تؤثر على مناخ الأرض من خلال تغيرات الطاقة الشمسية المتلقاة، وتوزيع الحرارة عبر الكوكب، وتكوين الغلاف الجوي، وهي تنشأ من قياسات الأرض المدارية للكوكب، ومحرك الحرارة الداخلي، والتقلب الشمسي، والتفاعل المعقد بين الغلاف الجوي والمحيطات وأسطح الأرض.

ويمكن تجميع هذه الدورات في عدة فئات رئيسية، يعمل كل منها على نطاق زمني محدد ومن خلال آليات محددة:

Orbital cycles (Milankovitch cycles)] 'mdash; operate over tens to hundreds of thousands of years
Solar cycles] "mdash; operate over decades to century
Oceanic cycles] "mdash; operate over years to millennia
Volcanic activity] "mdash; episodic, with effects lasting years to decades
Tectonic and geological cycles] " adash; operate over millions of years
Carbon cycle feedbacks] "mdash; operate across all timescales

وتشكل هذه الدورات مجتمعة خلفية تتكشف عنها جميع تقلبات المناخ في الأجل القصير، ويعتبر فهم سلوكها أمراً أساسياً للتمييز بين تقلبات المناخ الطبيعي والتغيرات التي تحدثها الإنسان.

خلايا الميلانكوفيتش: مهندس أوربيتال في أعالي الجليد

وتصف دورات ميلانكوفيتش، التي تسمى ميلوتين ميلانكوفيتش، المسماة باسم الجيوفيزيائي الصربي، الآثار الجماعية للتغيرات في قياس الأرض المداري على مناخه، وهذه الدورات مسؤولة عن إطفاء الدورات الجليدية المتقطعة لعدة ملايين سنة الماضية وتعتبر المحرك الرئيسي الطويل الأجل لتقلب المناخ خلال الفترة الرباعية (السنوات الثانية والنصف الماضية).

نظرية ميلانكوفيتش اقترحت أن تغيرات ثلاثة بارامترات مدارية تغير توزيع وكمية الإشعاع الشمسي وصولاً إلى الأرض، خاصة في خطوط العرض العالية خلال الصيف، التي تتحكم في نمو وتراجع صفائح الجليد، وقد اكتسبت النظرية قبولاً واسع النطاق بعد أن كشفت نواة الرواسب في أعماق البحار وسجلات الجليد الأساسية في أنتاركتيكا أن الدورات الجليدية الداخلية تتواءم بشكل وثيق مع التنبؤات من المدارات.

التخصص

تشير الفارق إلى شكل مدار الأرض حول الشمس، الذي يُتذبذب بين ما يقرب من التعميم و الهجائي قليلاً على مدى حوالي 100 ألف سنة و 413 ألف سنة، عندما يكون المدار أكثر وضوحاً، الفرق في الإشعاع الشمسي الذي يتم تلقيه في المنطقة المحيطة (النهج الأخير نحو الشمس)

Axial Tilt (Obliquity)

وطول محور الأرض التناوبي، مقارنة بطائرتها المدارية، تتفاوت بين حوالي 22.1 درجة و2.5 درجة مئوية، وحوالي 000 41 سنة، وزاد حجم المحور الموسمي من خلال تضخيم ضوء الشمس في المناطق المرتفعة والظلام الشتوية، وعندما تكون درجة التقلب مرتفعة، فإن الصيف في المناطق المرتفعة من العزلة يتزايد، مما يؤدي إلى زيادة تذبذب الجليد.

فترة التفرغ

تشير فترة التمهيد إلى بطء المحور الأرضي، وإكمال دورة كاملة تقريبا كل 000 19 إلى 000 23 سنة، وهذه الدورة تغير توقيت المواسم المتعلقة بموقع الأرض في مداره، مثلاً قبل حوالي 000 11 سنة، كانت الأرض أقرب إلى الشمس خلال صيف نصف الكرة الشمالي، الذي زاد من عزل الصيف في الشمال وساهم في التراجع النهائي لأثار الجليد في آخر موسم.

الأدلة والأثر

وقد بدأ الانتقال من الحد الأقصى الجليدي الأخير منذ نحو 000 21 سنة إلى منطقة المحيط الهلوسة الحالية، نتيجة لتغييرات في عزل الصيف في نصف الكرة الشمالي نتيجة مزيج من الركود والهدوء، ومع ازدياد عزل الصيف، بدأت صحائف الجليد في أمريكا الشمالية وأوراسيا في التراجع، وأدى هذا الدمج إلى ظهور أنماط جديدة من المياه العذبة في المحيطات، إلى زيادة التداول في الغلاف الجوي.

ومن المهم أن دورات ميلانكوفيتش لا تنتج مباشرة تغيرات كبيرة في درجة الحرارة بنفسها؛ فالضغط الإشعاعي المباشر من التغيرات المدارية متواضع نسبيا؛ وعلى نحو ١-٢ دبليو/مستوب٢؛ وعلى أساس المتوسط العالمي، بل تعمل كصانعة أو محفزة، تتضخم من خلال عمليات التغذية المرتدة:

Ice-albedo feedback:] As ice sheets retreat, darker land and ocean surfaces absorb more solar energy, accelerating warming.
Greenhouse gas feedback:] Ice core records from Antarctica show a strong correlation between COsub2; and temperature over glacial-interglacial cycles. As oceans warm, they release dissolved CO Sub2; into the atmosphere, and as terrestrial ecosystems expand, carbon stocks change.
Vegetation feedback:] Changes in plant cover affect surface albedo and evapotranspiration, further modifying regional and global climate.

وهذه التعليقات تضخم المتواضعة التي تُستخدم في المدارات، مما ينتج تقلبات درجة الحرارة الكبيرة التي تبلغ نحو 4-7 درجة مئوية؛ وجيم بين الولايات الجليدية والولاية المشتركة بين الدول؛ وثاني أكسيد الكربون، وارتفاع من 180 جزء تقريباً من المليون خلال المكسيمات الجليدية إلى حوالي 280 جزء من المليون في أثناء فترات التقاطع، مما يمثل نحو نصف مجموع تغير درجة الحرارة.

الحلقتان الشمسية: الفرق في الناتج المحلي

بينما الشمس نجمة مستقرة نسبياً، ناتجها للطاقة يتباين عبر عدة فترات زمنية، الأكثر شهرة هو دورة الفجر التي تمتد 11 عاماً، لكن التباينات الأطول أجلاً قد تؤثر أيضاً على مناخ الأرض، لا سيما عبر الطرق غير المباشرة.

"الـ 11 سنة "شوابي سيكل

(الدورة الشمسية، تسمى أيضا دورة (شوابي تعكس تغيرات في النشاط الميداني المغناطيسي للشمس، وخلال فترة الشمس القصوى، تظهر الشمس المزيد من البقع الشمسية، والمناورات الشمسية، والطلقات الجماعية للكورونات، مما يبثّ إشعاعا شمسيا أكثر قليلا، والتغير هو التحلل البسيط، والتوزيع التقريبي لـ 0.1 في المائة من مجموع الإشعاعات الشمسية الثابتة، أو نحو 0.25 في المائة من الأطوابع.

أما الأثر الإشعاعي المباشر لهذا التباين في درجة الحرارة السطحية العالمية، وهو 0.1 في المائة، فهو متواضع؛ بناء على ترتيب 0.1 من طراز " حامد " ؛ (C) أو أقل، غير أن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن الآليات غير المباشرة يمكن أن تضخم الإشارة الشمسية.

آلية "الباب"

وخلال فترة الاستخدام القصوى للطاقة الشمسية، يؤدي ارتفاع الإشعاع فوق البنفسجية إلى تعزيز إنتاج الأوزون في الغلاف الجوي الستراتوسفيري، مما يغير درجات الحرارة وأنماط الرياح في الغلاف الجوي، التي يمكن أن تتحول إلى أسفل وتؤثر على موقع وقوام مسارات الطائرات النفاثة والعواصف في الغلاف الجوي، ويمكن لهذه الآلية أن تنتج استجابات مناخية إقليمية، لا سيما في أنماط الشتاء المرتفعة الارتفاع، أكبر مما يتوقع من تحقيقه من خلال الإشعاع المباشر.

وقد ربطت الدراسات الملاحظــة التقلبات الشمسية بالتحولات في شمال الأطلسي )ناو( وشمال القطب الشمالي )أو( مع وجود أقصى ماسيما شمسي مرتبط بمراحل أكثر إيجابية من هذه الأنماط، مما أدى إلى جعل الشتاء المبتسم يتجه إلى شمال أوروبا وشتاءات أبرد إلى منطقة البحر الأبيض المتوسط.

أطول - تيرم - التغير الشمسي

بعد دورة الـ11 سنة، توجد عمليات تغيير طويلة الأجل، دورة (غليسبيرغ) (حوالي 80-90 سنة) ودورة الفرز أو السويس (حوالي 200-210 سنوات) تم اكتشافها في سجلات بديلة مثل النظائر الكونية (الكربون 14 و البرايليوم 10) التي تم حفظها في حلقات الأشجار والنواة الجليدية

وقد تزامنت الفترة الممتدة من النشاط المتدني جداً في منطقة الشمس، مع الجزء الأبرد من العصر الجليدي الصغير، وهو وقت من درجات الحرارة الأكثر برودة في نصف الكرة الشمالي، وفي حين أن العلاقة السببية لا تزال محل نقاش، فإن التآكل يشير إلى أن التخفيضات المستمرة في الناتج الشمسي يمكن أن تسهم في التبريد المناخي في الفترة 1970.

وتتراوح التقديرات الحالية للتصنيف الشمسي للقرن العشرين من حوالي - ١ إلى ٣,٠ غرب/موزب٢؛ وخلال فترات الحد الأدنى للشمس والحد الأقصى، على التوالي، وهذا أمر أصغر حجما من تكلفة غازات الدفيئة التي تبلغ ٣,٠ و/م/ميغاسوب ٢ تقريبا؛ منذ زمن ما قبل الصناعة.

الأوقيانوغرافية: مهندس المحيط - الغلاف الجوي

تخزن المحيطات كميات كبيرة من الحرارة والكربون، تعمل كحاجز ومحرك لتقلب المناخ عبر المواسم إلى قرون، وتقوم عدة دورات محيطية رئيسية بأدوار حاسمة في نظام المناخ الأرضي، وتعيد توزيع الحرارة من خط الاستواء نحو القطبين، وتؤثر على أنماط التداول الجوي.

El Nintilde;o-Southern Oscillation (ENSO)

إن المنظمة هي أبرز تقلبات المناخ في العالم من سنة إلى أخرى، وهي تنطوي على تغييرات في درجات الحرارة السطحية البحرية والضغط الجوي عبر المحيط الهادئ الاستوائية، وتمثل النينتيلد مرحلة الدفء، مع ضعف الرياح التجارية وارتفاع درجة الحرارة في وسط وشرق المحيط الهادئ، بينما لا نينانتلد؛ (أ) مرحلة هادئة تتسم بتقوية الرياح التجارية في شرق المحيط الهادئ.

ويؤثر هذا النظام على أنماط الطقس في جميع أنحاء العالم؛ ويتغير توزيع الأمطار، ويؤثر على نشاط الأعاصير، ويغير شذوذ درجات الحرارة، وعلى سبيل المثال، ينتقل النينتيلدي؛ كما أن الأحداث عادة ما تنقل مسار مياه الأمطار في المحيط الهادئ، مما يجلب الظروف المزرية إلى أجزاء من أمريكا الجنوبية، ويزيد من الظروف الجافة إلى جنوب آسيا وأستراليا.

وفي حين تعمل المنظمة على مدار فترة تتراوح بين سنتين و7 سنوات، فإن سلوكها يُعدّل من خلال التفاعلات مع دورات المحيطات الطويلة الأجل والإكراه الخارجي، فعلى سبيل المثال، يمكن للثورات البركانية أن تنقل الشبكة إلى النينتينديلدي؛ ومن المتوقع أن تزيد الظروف الشبيهة بالنينتلينت؛ ومن المتوقع أن تزيد تواتر النينتيلد المتطرف؛ ولا نينتيلد؛ وأحداث.

Pacific Decadal Oscillation (PDO)

ويعتبر قانون منع التمييز ضد المرأة نمطاً طويل الأمد شبيهاً بالتغير المناخي في المحيط الهادئ، ويستمر هذا النمط لمدة 20-30 سنة، ويتميز بشبهات SST في شمال المحيط الهادئ، ويؤثر تأثيراً قوياً على أنماط الطقس الشتوية في أمريكا الشمالية وآسيا، وعندما يكون قانون منع التمييز ضد المرأة في مرحلة دافئة (محتملة)، تنحو درجات الحرارة في الشتاء إلى أن تكون أكثر دفئاً في غرب الولايات المتحدة وتكثبط في جنوب شرق الولايات المتحدة.

Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO)

وتصف المنظمة التغيرات في المنطقة الجنوبية الشرقية في شمال الأطلسي بفترة تقارب 60-80 سنة، وترتبط مرحلة دافئة من المنظمة البحرية الدولية بزيادة نشاط الأعاصير في المحيط الأطلسي، وصيفات أكثر دفئا في أوروبا وأمريكا الشمالية، وتحولات في أنماط هطول الأمطار في منطقة الساحل، وعلى وجه التحديد، ترتبط الظروف السائدة في منطقة الساحل في أفريقيا بمراحل دافئة من مراحل المنظمة البحرية الدولية، بينما تتطابق ظروف الجفاف مع مراحل باردة، ولهذا التذبذبذبذبذبذبذبذب شديد في التخطيط الإقليمي الطويل الأجل.

دائرة حرارة حرارة (الحزام العالمي)

وفي أطول فترات زمنية للمحيطات، تتجه المدن إلى قرون من الكموداش؛ ونظام تداول المحيطات العميق المعروف بتداول حراري (THC) يعمل، ويقوده اختلافات في الكثافة بسبب درجات الحرارة والملوحة، ويحرك ثاني أكسيد الكربون كميات كبيرة من المياه حول العالم، وفي شمال الأطلسي، تغرق المياه السطحية الملوحة في أعماق المحيط الهندي حيث تبرد وتشكل مياه شمال المحيط الأطلسي العميق.

وقد أدى هذا التداول إلى إعادة توزيع عمود الحرارة، مما أسهم في المناخ النادر نسبيا في أوروبا الغربية بالمقارنة مع المناطق ذات خطوط العرض المماثلة، وقد أدت التغيرات في قوة ثاني أكسيد الكربون، التي يحتمل أن تكون ناجمة عن مدخلات المياه العذبة من صفائح الجليد المذوبة أو زيادة التهطال، إلى حدوث أحداث مناخية مفاجئة في الماضي، وقد رئي أن فترة تيار نهر اليرق (تباطؤا من 900 12 إلى 700 11 سنة).

وفي حين أن الانهيار الكامل للمراكز التقنية الوطنية في القرن الحالي يعتبر غير محتمل، فإن نماذج المناخ تُنخفض تدريجياً بنسبة 10-20 في المائة في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات، وهذا الضعف سيكون له آثار هامة على المناخ الإقليمي، لا سيما في أوروبا وقطاع شمال الأطلسي.

النشاط البركاني: إكساب المناخ

فالثورات البركانية توفر اضطراباً متقطعاً ولكن قوياً في المناخ يعمل على فترات زمنية تتراوح بين سنوات وسنوات، وعلى عكس الدورات الدورية التي نوقشت أعلاه، فإن النشاط البركاني هو نشاط حساس، ولكن آثاره يمكن أن تكون كبيرة ويمكن أن تتفاعل مع دورات مناخية أخرى.

التبريد القصير الأجل من سلفات أيروسولز

كما أن هذه الهباءات تعكس الإشعاع الشمسي الذي يعود إلى الفضاء، مما يقلل من حجم الطاقة التي تصل إلى سطح الأرض ويسبب أثراً للتبريد، وقد أدى انفجار جبل بينتوبو في الفلبين في عام 1991 إلى حدوث انخفاض في حجم المواد الغذائية في عام 18 عاماً، مما أدى إلى حدوث انخفاض في حجم المادة 0,5 مليون طن من المواد الكيميائية.

ويدوم تأثير التبريد في ثورة كبيرة واحدة عادة ما تتراوح بين سنتين وثلاث سنوات، حيث يتم إزالة الهباء الهباء من طبقة الاستراتوسفير من خلال الترسبات والخلط، كما أن السجلات التاريخية للثوران البركاني، مقترنة بسجلات أساسية جليدية تحافظ على طبقات الكبريت، تسمح للعلماء بإعادة بناء الزراعة البركانية في الألفية الماضية والأطول.

أطول - آثار وتراكمية

ففي حين أن الإنفجارات الفردية لا تنتج سوى التبريد القصير الأجل، فإن مجموعات الانفجارات الكبيرة يمكن أن تكون لها آثار تراكمية تؤثر على تقلب المناخ المتعدد الديكاسات، فعلى سبيل المثال، شهد القرن التاسع عشر سلسلة من الانفجارات الكبيرة، بما في ذلك الانفجار الغامض الذي حدث في عام 1808/1809 وثورة تامبورا في عام 1815، مما أسهم في ظروف باردة في أوائل القرن التاسع عشر خلال فترة العصر الجليدي الصغيرة.

على فترات زمنية طويلة جداً، إنفجارات واسعة النطاق فيضانات من قبيل السلاسل السيبرانية في نهاية الفترة الفارمية (منذ 251 مليون سنة)، أفرجت عن كميات ضخمة من ثاني أكسيد الكربون، وسوب ثانوي2، وفوق مئات الآلاف من السنوات، وأدت هذه الأحداث إلى إحداث الاحترار العالمي (من ثاني أكسيد الكربون؛) وتبريد قصير الأجل (من تاريخ سوزوفي 2، مما أدى في نهاية المطاف إلى أكبر قدر من التأثيرات النظام الإيكولوجي.

التلقيم البركاني على متن سفن المحيطات والكربون

ويمكن أن يؤثر التبريد البركاني على تداول المحيطات ودورات الكربون، إذ تزيد درجة الحرارة السطحية المبردة من قدرة ثاني أكسيد الكربون على التذوب؛ وفي مياه البحر، يمكن أن تخفض منسوب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي؛ ومستوياته، غير أن هذا الأثر متواضع بالمقارنة مع الإجبار الإشعاعي المباشر من الهباءات الجوية البركانية، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤثر الثورات البركانية على الغلاف الحيوي الأرضي بتقليل من التغير في ضوء الشمس.

Cycles Tectonic and Geological: The slow Sculptors

في غضون ملايين السنين، تُعيد العمليات التكتونية تشكيل مشهد الأرض ومناخها، هذه القوى البطيئة ولكن القوية تعمل من خلال الإنجراف القاري، وبناء الجبال، والتشويش البركاني، مما يُغيّر بشكل أساسي الظروف الحدودية التي تعمل فيها جميع العمليات المناخية السريعة.

الجرف القاري وطرق المحيطات

وتتحكم مواقع القارات في تداول المحيطات والأنماط الجوية، وعندما تتحرك القارات، فإنها تفتح أو تغلق بوابات المحيطات، مما يمكن أن يغير بشكل كبير النقل الحر في جميع أنحاء العالم.

وقد أدى إغلاق جزيرة بنما قبل نحو 3 ملايين سنة إلى تغيير حركة المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ بعرقلة تدفق مياه المحيط الهادئ الحارة إلى المحيط الأطلسي، مما عزز خط الخليج وزاد من انتقال الرطوبة إلى خطوط العرض الشمالية المرتفعة، مما أسهم في تكثيف الجليد في نصف الكرة الشمالي.
وقد سمح فتح ممر الدريك قبل حوالي 30 مليون سنة بتشكيل تيار القطب الجنوبي، وهذا القطبي المعزول حاليا من مياه المحيط الحار، مما أدى إلى تطوير صحيفة الجليد القطبية الجنوبية والانتقال من حالة مناخية من الدفيئة إلى حالة مناخ جليد.
وقد أعاد إغلاق المحيط التايثي واصطدام الهند مع آسيا قبل نحو 50 مليون سنة تشكيل التداول العالمي للغلاف الجوي وتغيير تيارات المحيط في المحيط الهندي.

مبنى الجبال

The uplift of mountain ranges such as the Himalayas and the Tibetan Plateau altered global atmospheric circulation patterns. The Himalayas block cold air from Central Asia and enhance the Indian monsoon, while also contributing to the drawdown of atmospheric CO&sub2; through silicate weathering. The process of silicate weathering consumes CO&sub2; over geological time and is a key component of Earth's long-term carbon cycle. Enhanced weathering from mountain uplift has been linked to long-term cooling trends, including the transition from the warm Eocene epoch to the colder Oligocene and the eventual development of Antarctic glaciation.

Volcanic and Hydrothermal COsub2; Release

وعلى الجانب الآخر، فإن عملية التجميد البركاني لإطلاقات ثاني أكسيد الكربون، وفي الغلاف الجوي، وعلى نطاق زمني جيولوجي، والتوازن بين ثاني أكسيد الكربون، والإفراج (عن طريق البركان في المناطق المتوسطة والمناطق الفرعية) وثاني أكسيد الكربون، ويمكن أن يحدد الإبعاد (عن طريق الطهي المهيمن ودفن الكربون العضوي) الظروف الطويلة الأجل في الغلاف الجوي تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون، وتركّز هذه الدورة على مدى عشر سنوات.

دورة الكربون: التغذية الرجعية واللائحة

(أ) تغيرات دورة الكربون الطبيعية في معظم الظروف المناخية التي لوحظت في السجل الجيولوجي، وعلى مدى فترات زمنية تمتد إلى عقود، فإن المحيط والمحيطات والمحيطات الأرضية تتبادل الغلاف الحيوي (Csub2) مع الغلاف الجوي، وعلى مدى آلاف السنين، تؤدي دورة المحيط العميقة والكلية دوراً مهيمناً، وترتبط دورة الكربون ارتباطاً وثيقاً بالمناخ: زيادة درجات الحرارة في المحيط، والتغذية المرتدة من ثاني أكسيد الكربون، وتغير ثاني أكسيد الكربون() وتقلي()

Glacial-Interglacial COsub2; Changes

وتكشف السجلات الأساسية للمحيطات من أنتاركتيكا أن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وتراوحت التركيزات بين حوالي 180 جزء من المليون خلال فترة التكسيم الجليدي و280 جزء من المليون خلال فترات الترابط، وتتتبع تغيرات درجات الحرارة في أنتاركتيكا عن كثب، أما ثاني أكسيد الكربون، فتتغير درجة الحرارة ببعد بضعة قرون إلى ألفية، مما يشير إلى أن تركيبة ثاني أكسيد الكربون، تعمل كعامل تراكمي مغذية بدلا من المحرك الأولي لهذه التحولات ثاني أكسيد الكربون.

زيادة مرونة ثاني أكسيد الكربون؛ في المحيطات الباردة
زيادة المضخة البيولوجية بسبب تخصب الحديد من زيادة تربة الغبار
التغيرات في تداول المحيطات وتهوية المياه العميقة
توسيع الجليد البحري، والحد من ثاني أكسيد الكربون؛ وتجاوز المحيط الجنوبي

The Marine Biological Pump

وتفسر عملية المضخة البيولوجية البحرية التي لوحظت أثناء المحيط؛ وعملية التعبئة الفيتوانية التي تستوعب ثاني أكسيد الكربون؛ وعن طريق التصوير الضوئي والغرق إلى أعماق المحيط؛ ونقل الكربون من السطح إلى المحيط العميق؛ ويمكن أن تؤدي التغييرات في تداول المحيطات وتوافر المغذيات إلى تغيير قوة هذه المضخة، مما يؤثر على الحد الأدنى من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي؛ ومستويات الريح في فترات الترميز، وزيادة التحلل من الغبار (من إلى الحد)

تنظيم الطقس والطول

في غضون ملايين السنين، تُستخدم في التجوّل كجهاز تدفئة حراري، حيث يرتفع معدل الطقس الكيميائي، ويستهلك ثاني أكسيد الكربون، ويُبهر الكوكب، وعلى العكس من ذلك، فإن درجات الحرارة الأكثر برودة تباطؤاً، مما يسمح بزيادة حجم السائل البركاني، وتراكمه في الغلاف الجوي، وقد ساعدت هذه التغذية السلبية على تنظيم مناخ الأرض لمليارات السنين، والحفاظ على درجات الحرارة السطحية

التفاعلات والتضخيمات بين العوالق

ولا توجد دورة واحدة تعمل في عزلة، ويظهر النظام المناخي سلوكا معقدا وناشئا من تفاعل هذه الدورات، ويُعتبر فهم هذه التفاعلات أمرا أساسيا لتفسير السجلات غير المستقرة والتنبؤ بالتغيرات المناخية في المستقبل.

التفاعلات الرئيسية

وتبدأ دورات ميلانكوفيتش تغييرات في أنماط التحلل، ولكن تأثيرها المناخي يتضخم بقوة من جراء التغذية المرتدة من دورة الكربون، والآلات الجليدية، وتغير الغطاء النباتي، والتغييرات الناتجة عن ذلك، والتغييرات، بدورها، وتغيير الضغط الإشعاعي، وتضخيم إشارة درجة الحرارة.
وتُعدل الدورات الشمسية الضغط المداري الخلفي، مما قد يؤثر على توقيت الإنهاءات الجليدية من خلال تغييرات طفيفة في ميزانية الطاقة تؤثر على استقرار الغطاء الجليدي.
ويتفاعل المكتب الوطني للتوحيد القياسي مع الأنماط الموسمية ويمكن أن تتأثر بالضغط البركاني، فالثورة التي حدثت في عام 1991، على سبيل المثال، يعتقد أنها تحولت إلى " نيتوبو " نحو " النينتيلد " ؛ أو الدولة الشبيهة، مما أدى إلى تغيير أنماط الطقس العالمية لعدة سنوات.
وتغير الدورات المحيطية النقل الحر، مما يؤثر على استقرار صحائف الجليد وتوزيع الجليد البحري، ويمكن أن تؤدي التغيرات في قوة رابع كلوريد الكربون إلى الحد من الاستجابة المناخية للضغط المداري على مدى قرون إلى آلاف السنين.
ويمكن أن تؤدي الانفجارات البركانية إلى استجابات بحرية قصيرة الأجل، بما في ذلك التغيرات في المحتوى الحراري وأنماط التداول، التي تستمر أطول من تأثير التبريد الجوي المباشر.
وفي فترات زمنية ممتدة لعشر سنوات، أسفرت التفاعلات بين ديناميات صفائح الجليد وتداول المحيطات ودورة الكربون عن أحداث مفاجئة في دانسغارد - أوش، ومناسبات هينريش التي لوحظت في نواة الجليد في غرينلاند، وشملت هذه الأحداث دفء أو تبريد 5-10 دغات؛ وجيم على غرينلاند في غضون عقود، يليها التبريد التدريجي.

أهمية النماذج المزدوجة

ويتطلب فهم هذه التفاعلات نماذج مناخية مقترنة تدمج الإكراه المداري، والتقلب الشمسي، والانبعاثات البركانية، وديناميات الغلاف الجوي المحيطي، ودورة الكربون، وسلوك المصفوفات الجليدية، وهذه النماذج أساسية لتفسير البيانات غير المستقرة، ولإسناد التغيرات الملحوظة إلى عوامل طبيعية أو من صنع الإنسان، وقد كان تطوير هذه النماذج إنجازاً رئيسياً لعلوم المناخ، مما مكّن العلماء من اختبار الافتراضات بشأن التغيرات المناخية في المستقبل.

Implications for Understanding Modern Climate Change

وتوفر دراسة الدورات الطبيعية سياقاً أساسياً لتغير المناخ المعاصر، إذ يمكن للعلماء، عن طريق إعادة بناء دول المناخ السابقة التي تستخدم بؤر مثل نواة الجليد، ونواة الرواسب، وخواتم الأشجار، وفرق النمو المرجاني، أن يحددوا نطاق التباين الطبيعي وأن يحددوا متى يبتعد المناخ الحالي عن هذا النطاق.

معدلات التغيير غير المتوقعة

ويتجاوز معدل ثاني أكسيد الكربون الحالي؛ ويزيد من حجم المضبوطات؛ ويقارب 2-3 جزء من المليون في السنة بسبب حرق الوقود الأحفوري واستخدام الأراضي في استخدام الأرض؛ ويتجاوز هذا المعدل أسرع معدلات ثاني أكسيد الكربون الطبيعي؛ ويسجل ارتفاعا في السجل الأساسي للجليد؛ وخلال المراحل الانتقالية الطبيعية الأكثر سرعة، مثل الاحترار من الحد الأقصى الجليدي الأخير إلى منطقة هولوك - 20، ثاني أكسيد الكربون، حيث يبلغ المعدل الحالي لمعدل 100 مليون نسمة.

وبالمثل، فإن درجات الحرارة العالمية آخذة في الارتفاع الآن بوتيرة لا يمكن تفسيرها بأي دورة طبيعية معروفة وحدها، إذ أن معدل الاحترار خلال السنوات الخمسين الماضية الذي يبلغ نحو 0.18 درجة مئوية؛ جيم في العقد هو معدل أسرع من متوسط معدل الاحترار أثناء الإنهاءات الجليدية، بينما لا تستنسخ نماذج المناخ التي لا تشمل سوى الإجبار الطبيعي (الأوبيت، والشمس، والبركانية) اتجاه الاحترار الملحوظ منذ عام 1970، بينما تشمل نماذج دقيقة من بينها.

الإسناد ودور التقلب الطبيعي

ويؤكد هذا العمل على أن تأثيرها، رغم استمرار تشغيل الدورات الطبيعية، يرجح الآن على اتجاه قوي للاحترار البشري، وعلى سبيل المثال، وجود ظاهرة طبيعية للنيترود؛ أو يمكن أن يضخم الحدث مؤقتا درجة الحرارة السنوية العالمية (كما حدث في الفترة 2023-2024)، ولكن مستوى خط الأساس الذي تحدث فيه هذه التقلبات قد تحول إلى أعلى بسبب تراكم غازات الدفيئة.

ويمكن أن تؤدي الدورات الطبيعية أيضاً إلى إخفاء أو تضخم التغيرات المناخية الإقليمية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تبطأ المرحلة السلبية من المنظمة البحرية الدولية بشكل مؤقت الاحترار في منطقة شمال الأطلسي، بينما يمكن أن تعززها مرحلة إيجابية، فهم هذه التعديلات الإقليمية مهم لتخطيط التكيف.

خاتمة

كانت الدورات الطبيعية هي المحرك المهيمن لمناخ الأرض لملايين السنين، تنتج الإيقاعات الجليدية الجانبية للفصل الرباعي، والتقلبات على نطاق قرن في فترة الحرب العصور الوسطى والسن الجليدية الصغيرة، والتغيرات في الدكادلية التي تؤثر على الأنماط الجوية الإقليمية، وهذه الدورات تنشأ من ميكانيكيات المدار، والتغيرات الشمسية، وديناميات المحيطات، والنشاط البركاني.

فهم هذه الدورات أمر حاسم لتفسير سجل المناخ الجيولوجي والتاريخي، ولوضع التغيرات الأخيرة في المنظور، ولتنقيح التوقعات المتعلقة بالمناخ في المستقبل، وتظهر الأدلة المخففة بوضوح أن مناخ الأرض يمكن أن يتغير بشكل مفاجئ ومفاجئ عندما تُعبر العتبات، كما حدث في أثناء أحداث ينجر دريا وغيرها من الأحداث المفاجئة، وهذه المعرفة تؤكد أهمية فهم النطاق الكامل لسلوك النظام المناخي.

وفي حين أن الاحترار الحديث هو في المقام الأول مصدره الأنشطة البشرية، فإن الدورات الطبيعية ستواصل الحد من معدل وتعبير تغير المناخ، والتأثير على أنماط التهطال الإقليمية، وتواتر وكثافة الأحداث والحوادث الشديدة، وفيضانات، وسلوك مسارات تيار الطائرات والعواصف، ووتيرة معتكف الجليد، وارتفاع مستوى سطح البحر، مما يؤدي إلى فهم قوي للدورات الطبيعية، مما يؤدي إلى تغيرات المادية، وإلى ظهور بيانات غير واضحة.

For further reading, see NASA's Milankovitch cycle overview , NOA's ENSO page , and the IPCC Sixth Assessment Report for a comprehensive carbon cycle and climate change science.