geological-processes-and-landforms
دور صحف الثلج في تخزين وتوزيع المياه العذبة في الأرض
Table of Contents
ما هي الشياطين الجليدية؟
إن صحائف الجليد هائلة، وحجم القارات من الجليد الجليد الجليدي التي تغطي مساحات واسعة من الأراضي تتجاوز ٠٠٠ ٥٠ كيلومتر مربع )٠٠٠ ١٩ ميل مربع( وخلافا للأنهار الجليدية الأصغر، أو الأصفاد الجليدية، أو الجليد في الوادي، تهيمن على الغلاف الجليدي العالمي وتشغل أكبر خزانات الأرض في شكل متين، ولا يوجد حاليا سوى صفائح جليدية رئيسية تبلغ نحو ٦٨ في المائة.
التشكيل والهيكل الداخلي
وتشكل صحف الثلج أكثر من آلاف إلى ملايين السنين من خلال التكديس التدريجي لسقوط الثلج في المناطق القطبية ودون القطبية حيث يتجاوز سقوط الثلج السنوي الذوبان والتخضّص، حيث تتراكم الجليديات، تُصبح طبقاته المنخفضة مُرهقة بسبب وزن الثلوج المفرط، مما يحول الثلوج المُزدحمة إلى كثيفة، وجليد جليدي جليدي بلوري من خلال عمليات ترسيخية وطرد طبقة جوية.
ويُعدّ متوسط سماكة الجليد في أنتاركتيكا سميكة مذهلة تزيد على كيلومترين، ويصل إلى عمق يتجاوز 4 كيلومترات في مناطق معينة، مثل منطقة شرق أنتاركتيكا، حيث أنّ طبقة الجليد في غرينلاند، وإن كانت أصغر حجما، لا تزال كبيرة حيث يبلغ متوسط سمكها حوالي 1.6 كيلومترات، وتُركّز صفائح الجليد على صخور الأسرة، وتُطُبُرُبُتُتُتُ تحت مستوى سطح البحر في اليوم.
قدرة تخزين المياه العذبة
وتمثل صحائف الجليد أهم خزان للمياه العذبة على الأرض، يحتوي على نحو 70 في المائة من جميع المياه العذبة، وهذا القزم يُستخدم مصادر أخرى للمياه العذبة مثل المياه الجوفية والبحيرات والأنهار وبخار المياه في الغلاف الجوي، ويعني حجم الأنهار المكدس في هذه الكتلة الجليدية أن حتى التغيرات الصغيرة في توازنها الجماعي قد تكون قد تجاوزت آثارها على توافر المياه على الصعيد العالمي وعلى مستويات سطح البحر.
ولتوضيح حجم ذلك، فإن صحيفة الجليد القطبية الجنوبية تحتفظ بثلج كاف لرفع مستويات البحر العالمية بنحو 58 مترا إذا ما أريد لها أن تذوب بالكامل، بينما تحتوي صحيفة الجليد في غرينلاند على ما يكفي من الثلج للمساهمة ب7 أمتار إضافية، ورغم أن الانصهار الكامل لم يكن متوقعا في المستقبل القريب، فإن الخسائر الجزئية الجارية تسهم بالفعل إسهاما كبيرا في ارتفاع مستوى سطح البحر الملاحظ في جميع أنحاء العالم.
مقارنة مع مخازن المياه العذبة الأخرى
بالإضافة إلى صفائح الجليد، توزع المياه العذبة للأرض بين المراحيض والأغطية الجليدية الأصغر، والمياه الجوفية، وأجهزة المياه السطحية، والرطوبة الجوية، وعندما تقترن بصحائف الجليد، فإن الأنهار الجليدية وأغطية الجليد تمثل نحو 68 في المائة من المياه العذبة، وتشكل المياه الجوفية حوالي 30.1 في المائة، بينما تمثل المياه السطحية مثل البحيرات والأنهار 1.3 في المائة فقط من المياه العذبة التي تعمل فيها الشرائح الجليدية على نحو فعال في تخزين المياه العذبة.
إن الإفراج البطيء والمطرد عن المياه المزروعة من أغطية الجليد - سواء عن طريق الذراع السطحي أو الذراع البصلي أو المذيبات الجليدية - المولدات ذات الأهمية الحاسمة للمياه العذبة في النظم الإيكولوجية والمجتمعات البشرية في المناطق الواقعة أسفل النهر، وهذه العملية تدعم الزراعة وتوليد الطاقة الكهرمائية ولوازم المياه الصالحة للشرب في المناطق التي تعتمد على مياه الماشية، مما يبرز الدور المتكامل الذي تؤديه صفائح الجليد خارج حدودها الجغرافية المباشرة.
التوزيع والآثار الهيدرولوجية
وتؤثر صحائف الجليد على توزيع المياه العذبة من خلال ديناميات الذوبان الموسمية والطويلة الأجل، حيث ينتج الذوبان السطحي خلال أشهر دافئة كميات كبيرة من المياه السائلة التي تتدفق إلى المجاري الجليدية والأنهار والمحيطات في نهاية المطاف، وفي حالة غرينلاند، تسهم المياه المذوبة إسهاما كبيرا في ميزانية المياه العذبة في شمال المحيط الأطلسي، مما يؤثر على أنماط تداول المحيطات والنظم الإيكولوجية البحرية.
الأثر على مستويات البحر
إن أكثر الآثار وضوحاً وعالمياً لديناميات الغطاء الجليدي هو مساهمتها في ارتفاع مستوى سطح البحر، وتفقد صحائف الجليد الكتلة من خلال آليتين رئيسيتين هما: الذراع السطحي وحساب الجليد، وعندما تنتقل الجليد من صلب إلى سائل أو تنكسر إلى المحيط، يتسبب مدخلات المياه العذبة الناتجة في ارتفاع مستويات سطح البحر، ومنذ التسعينات، ووثقت عمليات الرصد الساتلية تسارع فقدان الجليد من كل من شليط الجليد في أنتاركتيكا وغرينلاند.
جيم - توافر المياه على الصعيد الإقليمي وآثار النظم الإيكولوجية
وفي حين أن مياه الماشية الجليدية لا تستخدم مباشرة كمصدر رئيسي للمياه الصالحة للشرب بالنسبة لمعظم السكان العالميين، فإن آثارها غير المباشرة على دورات المياه الإقليمية كبيرة، مثل مدخلات المياه العذبة من صحيفة غرينلاند الجليدية المذيبة تخفف من ملوحة المياه السطحية في شمال الأطلسي، مما قد يعطل دائرة الارتداد بالرطب في المحيط الأطلسي - وهي محرك رئيسي لأنماط المناخ في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا الشمالية وما وراءها.
وفي أنتاركتيكا، يغيّر تصريف مياه الأمطار الملوحة البحرية وتقسيمها بالقرب من هوامش القارة، ويؤثر على النظم الإيكولوجية البحرية التي تعتمد على التدوير المغذي وظروف المحيطات المستقرة، وعلى الصعيد المحلي، تعتمد المجتمعات المحلية في غرينلاند على المياه المذوبة من أجل إمدادات الطاقة المائية والمياه العذبة، مما يؤكد الأهمية الاجتماعية - الاقتصادية للهيدرولوجيا الجليدية في المناطق القطبية.
Ice Sheets and Climate Change
ويطرح تغير المناخ أحد أكبر التهديدات التي تهدد استقرار صفائح الجليد، حيث تتسارع درجات الحرارة في الغلاف الجوي والمحيطي في الانصهار وفقدان الجليد، ويزيد الهواء الوارزم من الانصهار السطحي، بينما تيار المحيط الأكثر دفئاً من تساقط الجليد من أسفله، وتزيد رفوف الجليد من اتساع رقعة الجليد عندما تعمل كثيفة العقبات الحرجة، وتبطئ تدفق الجليد الأرضي إلى المحيط.
وتتجلى هذه العملية المزعزعة للاستقرار بشكل خاص في غرب أنتاركتيكا، حيث تعطل مياه المحيط الحار قاعد رفوف الجليد في منطقة بحر أموندسن، وقد أدى فقدان رفوف الجليد هناك إلى تراجع سريع في الجليديات وزيادة تفريغ الجليد في المحيط الجنوبي.
عدد الخسائر في الجليد
ويبدأ معتكف صحائف الجليد عدة آليات للتغذية المرتدة تزيد من الاحترار وتزيد من فقدان الجليد، ومن هذه التعليقات أثر الالبدو: مثل المذوفات الجليدية البيضاء المظهرية، والأسطح المظلمة التي تسودها مثل الصخور أو المحيط المفتوح، وهذه الأسطح المظلمة تستوعب مزيدا من الإشعاع الشمسي، وتزيد من الاحترار المحلي وتتسارع في حلقة إيجابية من التغذية.
وثمة آراء هامة أخرى تتضمن مدخلات المياه العذبة في المحيط، مما يمكن أن يعطل أنماط تداول المحيطات، مما يؤدي إلى زيادة دفء هوامش الجليد وزيادة الانصهار، وهذه التفاعلات المعقدة بين الجليد والمحيط والغلاف الجوي هي موضوعات دراسة مكثفة من جانب مؤسسات البحوث مثل [(FLT:0])] المركز الوطني للبيانات الثلجية والملاحية .
The Antarctic Ice Sheet
وسجل الجليد في أنتاركتيكا هو أكبر كتلة جليدية على الأرض، تغطي حوالي ١٤ مليون كيلومتر مربع - أي حجم الولايات المتحدة والمكسيك مجتمعة، وهو مقسم إلى ثلاثة قطاعات رئيسية: صحيفة الجليد في شرق أنتاركتيكا، وصحيفة الجليد في غرب أنتاركتيكا، وشبه القارة القطبية الجنوبية، وإقليم أنتاركتيكا الشرقي أكثر استقرارا بسبب ارتفاع مستوى ارتفاعه ومناخه البارد، وإن كانت البحوث التي أجريت مؤخرا قد حددت مناطق ضائعة.
وتعتبر صحيفة الجليد في غرب أنتاركتيكا أكثر ضعفا بسبب أجزاء كبيرة تقع على سطح البحر دون مستوى سطح البحر، مما يجعلها عرضة لعدم استقرار صفائح الجليد البحرية، وهذا عدم الاستقرار يحدث عندما تخفض مياه المحيط الحارة من القشور الجليدية، مما يؤدي إلى تراجع سريع للجليد الأرضي، وإذا ما انهار الغطاء الجليدي في غرب أنتاركتيكا تماما، فإنه يمكن أن يرفع مستويات البحر العالمية بنحو 3.3 مترا، مما يشكل مخاطر شديدة للمجتمعات الساحلية في جميع أنحاء العالم.
الملاحظات والاتجاهات الأخيرة في أنتاركتيكا
وقد تعقبت بعثات السواتل مثل مجموعة ناسا ورابطة الدول المستقلة لرصد المحيطات والغابات تسارع فقدان الجليد في أنتاركتيكا، لا سيما من جراء الجليد مثل جزيرة بين وثويتز، التي تتراجع بسرعة، ويشار أحيانا إلى هذه الجليديات بأنها " الوسيم الضئيل " لصحيفة الجليد القطبية الجنوبية نظرا لإمكانياتها في إحداث زعزعة استقرار على نطاق واسع.
وفي عام 2023، يمكن أن تسهم أنتاركتيكا في ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي بمقدار 0.5 متراً بحلول عام 2100 في إطار سيناريوهات عالية لانبعاثات غازات الدفيئة، غير أن الشكوك لا تزال مرتفعة بسبب عمليات مثل عمليات كسر المياه المائية، حيث تخترق المياه المميتة وتخترق الكسور الجليدية - وفشلات الجليد المحتملة في إنتاج الجليد.
صحيفة الجليد في غرينلاند
وتصنف صحيفة غرينلاند الجليدية في المرتبة الثانية كتلة الجليد، التي تغطي حوالي 1.7 مليون كيلومتر مربع، وهي في المنطقة القطبية الشمالية، شديدة الحساسية إزاء الاحترار الجوي والمعارض التي تُعلن عن حدوث تدهور موسمي، ومنذ التسعينات، ازدادت المذوفات الصيفية زيادة كبيرة، حيث سجلت أحداثاً ذات حواف في عام 2012 و2019، شهدت خلالها أجزاء كبيرة من سطح الجليد تذوباً في آن واحد.
وتشكل مياه المياه السطحية على غرينلاند البحيرات والأنهار السطحية، التي يمكن أن تتدفق بسرعة عبر الخرافات والفولط إلى قاعدة الغطاء الجليدي، وهذا التشحيم البصلي يقلل الاحتكاك بين الجليد والروك، ويعجل بالتدفق الجليدي نحو المحيط ويعزز معدلات الاحتراق من قمم الجليد.
Meltwater, Ocean Circulation, and Global Climate
إن نبضات المياه العذبة من مياه غرينلاند المميتة وتصريفها بالثلجبرغ لها آثار بعيدة المدى على أنماط تداول المحيطات، ويمكن أن تؤدي مدخلات كبيرة من المياه العذبة في شمال الأطلسي إلى تعطيل دائرة الانقلابات البرية في المحيط الأطلسي، وهي عنصر حاسم في النظام المناخي العالمي يعيد توزيع الحرارة ويؤثر على أنماط الطقس في نصف الكرة الشمالي.
ويمكن أن يؤدي ضعف هذه المادة إلى شتاء أكثر برودة في أجزاء من أوروبا، وإلى تحولات في الأمطار المدارية، وزيادة تواتر الأحداث الجوية الشديدة، وبالإضافة إلى ذلك، تسهم مياه غرينلاند المزروعة مباشرة في ارتفاع مستوى سطح البحر العالمي، مما يهدد المجاميع الساحلية من ميامي إلى شنغهاي، ويُسترشد بجهود الرصد مثل برنامج لرصد صفحة الجليد في غرينلاند (PROMICE)([FLT]:1])
التوقعات المستقبلية وحالات عدم اليقين العلمي
ولا يزال التنبؤ بسلوك صحائف الجليد في المستقبل أحد أكثر الجوانب تحدياً في علوم المناخ بسبب عدم اليقين في مسارات الانبعاثات، وفيزياء صفائح الجليد، وآليات التغذية المرتدة، وقد تتجاوز مساهمات نماذج المناخ في سيناريوهات انبعاثات غازات الدفيئة العالية، وحجم الجليد في ارتفاع مستوى سطح البحر متراً واحداً بحلول عام 2100، وفي إطار مسارات متفائلة منخفضة الانبعاثات، يمكن أن يقتصر هذا الإسهام على نحو 0.3 متر.
غير أن العديد من العمليات السريعة وغير المباشرة التي يمكن أن تؤدي إلى انهيار الرفوف الجليدية الرئيسية، وعدم استقرار المنحدرات الجليدية البحرية، والتحول السريع للذوبان البصلي، يمكن أن يعجل بالخسائر التي تتجاوز التوقعات الحالية، وترمي الجهود التعاونية الدولية مثل مشروع " آيس شيت " النموذجي للتبادل بين المقارنات إلى تحسين هذه الإسقاطات عن طريق تحسين تمثيل ديناميات الجليدية في نماذج المناخ.
الآثار المترتبة على موارد المياه العذبة والتوازن العالمي للمياه
وفي حين أن مذيبات الجليد تسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر، فإنها تمثل في نفس الوقت نضوب تخزين المياه العذبة في الأرض على المدى الطويل، وقد يؤدي استمرار الانصهار، على مدى قرون إلى آلاف السنين، إلى الحد بدرجة كبيرة من احتياطيات المياه العذبة المجمدة، مما يقلل من توافر المياه العذبة للنظم الإيكولوجية الطبيعية والاستخدام البشري، وفي الأجل القصير، قد يؤدي ارتفاع مياه الأمطار إلى زيادة إمدادات المياه العذبة بصورة مؤقتة في بعض المناطق، ولكن المخاطر العامة التي يشكلها ارتفاع مستوى سطح البحر واضطرابات المناخ.
ولذلك، فإن الحفاظ على استقرار صحائف الجليد أمر حاسم ليس لحماية السواحل فحسب، بل أيضا للحفاظ على التوازن العالمي للمياه واستقرار المناخ، ولا بد من مواصلة جهود البحث والرصد والتخفيف من حدة المخاطر وأوجه عدم اليقين المرتبطة بالتغيرات في صفائح الجليد في عالم الاحترار.
الخلاصة: صفائح الجليد كمنظمين كوكبيين
إن صحف الثلج أكثر بكثير من الجماهير المتجمدة غير المتجمدة؛ وهي عنصر ديناميكي ومعيشي لنظام الأرض الذي ينظم تخزين المياه العذبة وتوزيعها على نطاق كوكبي، ويمتد تأثيرها من تشكيل المناظر الطبيعية المحلية إلى قيادة تيارات المحيطات العالمية ومسح الأنماط المناخية، حيث أن أكبر خزانات المياه العذبة في الأرض، تؤدي دورا حيويا في الحفاظ على الحياة والحضارة الإنسانية.
وفي عصر يتسم بسرعة تغير المناخ، يتصدره فهم ورصد سلوك صفائح الجليد من خلال البعثات الساتلية، والدراسات الميدانية، والنماذج المتقدمة، أهمية بالغة، وحماية هذه الكتلة الجليدية من زعزعة الاستقرار، أمر حاسم الأهمية لضمان موارد المياه العذبة، والتخفيف من ارتفاع مستوى سطح البحر، وضمان القدرة على مواجهة المناخ للأجيال الحالية والمقبلة في جميع أنحاء العالم.