دور الأيسل - البيرو في إعادة التغذية في المناخ القطبي التغيير

إن آلية التغذية المرتدة بالجليد هي إحدى أقوى العمليات التي تؤدي إلى تغير المناخ في المناطق القطبية للأرض، وهذه الدورة التي تعزز نفسها، والتي تربط بين انعكاسات الجليد وأسطح الجليد ودرجات الحرارة في الغلاف الجوي والمحيطات، قد ظهرت كعامل حاسم في فهم سبب تعرض القطب الشمالي وأنتاركتيكا لبعض أكثر المناطق دفئا من العالم، مع استمرار ارتفاع درجات الحرارة العالمية.

Understanding the Ice-Albedo Feedback Mechanism

في صميمه، ترددات الجليد هي عملية مناخية تنطوي على التفاعل بين الغطاء الجليدي للأرض وقدرته على التعبير عن الإشعاع الشمسي القادم، فالألبيدو هو مقياس لحجم ضوء الشمس الذي يعكسه سطح الأرض؛ والجليد القطبي الشمالي له أبدو مرتفع، يعكس 50 إلى 70 في المائة من الإشعاع الشمسي، بينما يكون الماء السائل أقل بكثير، مما يعكس فقط حوالي 6 في المائة.

وتسير الآلية من خلال عملية بدائية مباشرة نسبياً، وتبدأ حلقة التغذية المرتدة بذوبان الجليد البحري بسبب ارتفاع درجات الحرارة في الغلاف الجوي والمحيطي، مما يكشف عن سطح المحيط في الأسفل، الذي هو أكثر ظلماً بكثير من الجليد الأكثر انعكاساً، مما يؤدي إلى زيادة استيعاب الإشعاع الشمسي، وعندما يذوب الجليد والثلج، فإنه يكشف عن أسطح مظلمة - أي مياه محيطية، أو أرض خالية من الجليد.

ومع ارتفاع درجات الحرارة العالمية وهبوط السطح المتجمد بعيدا، فإنها تكشف عن وجود أرض مظلمة ومحيطات تحتها، مما يستوعب طاقة شمسية أكثر بكثير، مما يؤدي إلى زيادة الاحترار الذي يذوب الجليد أكثر، مما يخلق ما يدعوه العلماء إلى حلقة إيجابية من ردود الفعل، حيث يؤدي التغيير الأولي (الحرق) إلى رد (الضرر) يجسد التغيير الأصلي (الاحترار)، ويطيل الدورة ويكثفها.

العلم خلف البدو و الانكماش السطحي

من الضروري فهم مفهوم الالبدو نفسه، فالبدو يمثل انعكاساً لسطح معين، يُحدد كمية نسبة الإشعاع الشمسي القادم التي تنعكس في الفضاء بدلاً من استيعابها، وهذه الملكية عادة ما تُعبر عنها كقيمة تتراوح بين صفر و1، أو كنسبة مئوية، حيث تشير القيم الأعلى إلى قدر أكبر من التأمل.

فالألبودو العام للأرض - الذي يقاس بـ 0.30 - له تأثير كبير على درجة حرارة الأرض، حيث يغير مقدار الطاقة الشمسية التي تنعكس على الأرض مقابل مقدار الامتصاص، وتظهر أسطح مختلفة على الأرض قيما مختلفة تماما من الألبدو، مما يخلق نسيجا معقدا من التأمل عبر الكوكب.

وتعاني السطحات المغطى بالنفط من ارتفاع الطلاء، وتتراوح الطلاء السطحي للتربة بين أعالي وأسطح منخفضة الغطاء النباتي، وتعاني المحيطات من جالب منخفض، ويمكن أن يكون الجليد الطازج مرتفعاً حيث يتراوح بين 0.8 و 0.9، مما يعني أنه يعكس 80 إلى 90 في المائة من ضوء الشمس الجديد، وعلى النقيض من ذلك، فإن مياه المحيطات المفتوحة تصل عادة إلى 0.06 إشعاع.

عادة ما يتغير ألبودو الأرض في الغلاف الجليدي (المناطق المغطى باليد) والذي يحتوي على ألبودو أكبر بكثير (بحوالي 80 في المائة) من متوسط الطلاء الكواكبي (حوالي 30 في المائة) وهذا الفرق المثير يفسر لماذا تغيرات الغطاء الجليدي والثلجي لها تأثيرات عميقة على توازن الطاقة في الأرض ونظام المناخ.

القطب الشمالي: انتشار النسيج القطبي

وتؤدي التغذية المرتدة بالجليد دوراً محورياً في ظاهرة معروفة بتوسع القطب الشمالي، حيث تدفأ المناطق القطبية بمعدلات تتجاوز المتوسط العالمي بدرجة كبيرة، ويُعد الانخفاض الأخير في الجليد البحري في القطب الشمالي أحد العوامل الرئيسية وراء دفء المنطقة القطبية الشمالية بحوالي أربع مرات أسرع من المتوسط العالمي منذ عام 1979 (العام الذي بدأت فيه القراءات الساتلية المستمرة لجليد البحر القطبي)، في ظاهرة معروفة بتكاثر القطب الشمالي.

إن المنطقة القطبية الشمالية تتسخن بسرعة شديدة - أسرع أربع مرات من بقية كوكبنا، ولهذا الاحترار المتسارع آثار عميقة ليس فقط بالنسبة للنظام الإيكولوجي في المنطقة القطبية الشمالية، بل أيضا بالنسبة لأنماط المناخ العالمية، وتداول المحيطات، ونظم الطقس في جميع أنحاء العالم.

وتبين دراسات النمذجة أن تضخم القطب الشمالي القوي لا يحدث إلا خلال الأشهر التي تحدث فيها خسارة كبيرة في الجليد البحري، وأنه يختفي إلى حد كبير عندما يُثبت الغطاء الجليدي المحاكا، وهذا الاستنتاج يقدم دليلا قاطعا على أن التغذية المرتدة بالجليد هي بالفعل المحرك الرئيسي للاحترار المعزز الذي لوحظ في المناطق القطبية.

وتساعد التغذية المرتدة بالجليد على تفسير ظاهرة تسمى التضخيم القطبي، حيث تدفئ المناطق القطبية بسرعة أكبر بكثير من المتوسط العالمي، وتخلق الآلية دورة مديمة ذاتيا تميز تغير المناخ القطبي عن أنماط الاحترار التي لوحظت في خطوط العرض الدنيا.

الديناميات البحرية لفيديو الجليد - ألبيدو

ولا تعمل التغذية المرتدة بالجليد بشكل موحد طوال العام؛ وتتباين قوتها وتأثيرها اختلافا كبيرا مع المواسم، وتزداد ردود الفعل على الجليد قوة خلال الصيف الذي يكون فيه الإشعاع الشمسي في أعلى مستوياته، وهذا التباين الموسمي حاسم في فهم توقيت الاحترار القطبي وحجمه.

وفي حين أن فقدان الغطاء الجليدي البحري في أيلول/سبتمبر سيكون حدثا تاريخيا له آثار كبيرة على الحياة البرية في القطب الشمالي مثل الدببة القطبية، فإن تأثيره على التغذية المرتدة بالجليد محدود نسبيا، حيث أن مجموع الطاقة الشمسية التي تلقتها المنطقة القطبية الشمالية في أيلول/سبتمبر منخفض جدا بالفعل، ومن ناحية أخرى، فإن حتى الانخفاض الصغير نسبيا في حجم الجليد البحري في حزيران/يونيه سيكون له أثر أكبر بكثير، منذ حزيران/يونيه يمثل ذروة صيف القطب الشمالي وأشدة نقل الطاقة الشمسية.

إن التغذية المرتدة بالجليد لا تعمل بشكل موحد طوال العام، مع الاحترار الأولي، يأتي الذوبان الربيعي في وقت سابق، ثم يمتد التجميد الخريفي لاحقاً، ليمتد ذلك الوقت الذي يمكن فيه للأسطح المظلمة أن تستوعب الطاقة الشمسية، وهذا التمديد لموسم الذوبان يتيح فرصاً إضافية لاستيعاب الطاقة الشمسية، مما يزيد من تفاقم تأثير الاحترار.

نماذج المناخ تُقدّم باستمرار أن أقوى دفء في القطب الشمالي سيُحدث خلال خريف وشتاء حتى عندما يكون هناك القليل من ضوء الشمس أو لا يحدث ذلك لأنّ الجليد المُخفض يسمح للمحيط المظلم بإمتصاص المزيد من الحرارة خلال الصيف عندما يصل الخريف وغرب الشمس، تُطلق حرارة المحيط المخزنة إلى الغلاف الجوي، وتُدفئها إلى الشتاء، وهذا الإفصاح المُتأخر للحرارة يمثل امتداداً زمنياًاًاً للتأثير.

دور الجليد البحري في تكديس التغذية

إن الجليد البحري يشكل عنصرا حاسما في نظام المناخ القطبي، وقد أصبح انخفاضه أحد أبرز مؤشرات تغير المناخ، حيث يتجمد الجليد البحري في المياه البحرية التي تطفو على سطح المحيط، والتي تشكل في مناطق عالية عالية حيث يوجد القليل من ضوء الشمس أو لا يوجد فيه في الشتاء، وبالتالي فإن الظروف الجوية باردة بما يكفي لتجميد المحيط، وهو عنصر هام من عناصر النظام المناخي لأنه ينظم نقل الحرارة والزخم.

في المحيط القطبي، كشفت الملاحظات الأخيرة عن تخفيضات كبيرة في حجم الجليد الصيفي، وتقليص الجليد البحري، والتحول من الجليد البحري الدائم إلى الجليد الموسمي، وخاصة بعد الألفية، وهذا التحول من الغطاء الجليدي الذي يغلب عليه العام إلى الجليد الموسمي قد غير بشكل أساسي توازن الطاقة في القطب الشمالي وديناميات المناخ.

ويكشف تحليل البيانات الساتلية )١٩٧٩-٢٠١٤( ونموذج مبسط للمحيطات المقترنة بالثلج أن حركة الجليد المتباينة في موسم الذوبان المبكر تؤدي إلى ظهور ترددات واسعة النطاق تضاعف فيما بعد شذوذ الجليد البحري الصيفي، وقد تضاعف حجم التباين في مراقبة التغذية المرتدة منذ عام ٢٠٠٠ بسبب غطاء جليدي أكثر تداولا، مما يمكن أن يفسر جزئيا الانخفاض الكبير مؤخرا في الجليد في المحيط القطبي الشمالي.

وقد أدى الانتقال إلى غطاء جليدي نحيف وصغير في المنطقة القطبية الشمالية إلى انخفاض ثابت في الطحالب السطحية بنسبة ١,٢٥-١,٥١ في المائة في العقد، مما أدى إلى إضعاف أثر التبريد الإشعاعي للجليد البحري بنسبة ٠,٤-٠٥ و م-٢ في العقد، وفي حين أن هذه الأعداد قد تبدو صغيرة، فإنها تمثل تغييرات هامة في ميزانية الطاقة في المنطقة القطبية الشمالية بمرور الوقت.

مصباح البطولة: مسرعات تغذية ألبيدو

وينطوي عنصر بالغ الأهمية في التغذية المرتدة بالجليد على قطع أرض الماء التي تشكل على سطح الجليد البحري خلال موسم الذوبان، ويقلل تكوين البركة بدرجة كبيرة من الألبدو السطحي للجليد البحري، ويعزز استيعاب الإشعاع الموجات القصيرة، ويعجل بالتالي بذوبان الجليد البحري.

وتعتبر آلية التغذية المرتدة هذه من العمليات الرئيسية التي تؤدي إلى تضخيم المنطقة القطبية الشمالية، مما يؤثر تأثيراً عميقاً على كل من النظم المناخية الإقليمية والتوازن العالمي للطاقة، وتخلق البراعم المظلمة رقائق على سطح الجليد عكسي عكسياً، مما يقلل بشكل كبير من الطلاء الإجمالي للمجموعة الجليدية.

وقد أظهرت الدراسات السابقة أن زيادة في نسبة البذور المذوبة خلال موسم الذوبان، ولا سيما من حزيران/يونيه إلى تموز/يوليه، كثيرا ما تشير إلى انخفاض في مدى الجليد البحري في أيلول/سبتمبر، وتظهر هذه العلاقة كيف يمكن أن تؤثر الظروف السطحية في وقت مبكر على المدى النهائي لخسارة الجليد بعد أشهر، مما يبرز الطبيعة التراكمية لعملية التغذية.

إن تشكيل وتطور البراعم المذوبة يمثلان ميكروفو من آلية التغذية المرتدة الأكبر بالجليد، حيث إن ارتفاع درجات الحرارة والثلوج والجليد يبدأ في الانصهار، ويخلقان أحواض من المياه على سطح الجليد، وتستوعب هذه المسبحات المظلمة إشعاعا شمسيا أكثر من الجليد المحيط، مما يتسبب في مزيد من الذوبان التي تزيد من البركة وتخلق طوابق جديدة، مما يزيد من الحد من الفوق السطح في دورة الاستحدة الذاتية.

تحديد كمية الأثر العالمي لتغذية الجليد - ألبيدو

وفي حين أن ترددات الجليدية واضحة للغاية في المناطق القطبية، فإن آثارها تمتد على الصعيد العالمي، وتسهم في الاحترار الكوكبي عموما. وتشير نماذج CMIP5 إلى أن فقدان الغطاء الجليدي في منطقة القطب الشمالي من حزيران/يونيه إلى أيلول/سبتمبر سيزيد من درجات الحرارة العالمية بمقدار 0.19 درجة مئوية (0.34 درجة مئوية)، مع نطاق يتراوح بين 0.16 و0.21 درجة مئوية، في حين أن درجات الحرارة الإقليمية ستزداد بأكثر من 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة مئوية).

ويُتوقع أن يؤدي استمرار فقدان الجليد البحري في القطب الشمالي خلال الصيف إلى الاحترار العالمي الذي يبلغ حوالي 0.19 درجة مئوية من هذه التغذية المرتدة وحدها، وقد يبدو ذلك صغيراً، ولكنه يمثل احتراراً إضافياً كبيراً على رأس ذلك الذي تسببه غازات الدفيئة مباشرة، ويزيد من آثار انبعاثات غازات الدفيئة، مما يعجل بخطى تغير المناخ عموماً.

على الصعيد العالمي، كان لفقدان الجليد على مدى عقود في القطب الشمالي، وهبوط الجليد البحري في أنتاركتيكا مؤخرا نفس تأثير الاحترار بين عامي 1992 و 2018 حيث أن 10 في المائة من جميع غازات الدفيئة انبعثت خلال نفس الفترة، وهذا الإحصاء المذهل يؤكد على حجم مساهمة ردود الفعل على الجليد في الاحترار العالمي.

ويعادل الفرق بين مجموع فقدان الجليد البحري وحالة عام 1979 ما يعادل تريليون طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون - أي نحو 40 في المائة من مجموع الانبعاثات التراكمية البالغ 2.39 طن بين عامي 1850 و2019، رغم أن حوالي ربع هذا الأثر قد حدث بالفعل مع فقدان الجليد البحري الحالي، وهذه المقارنة توفر منظوراً رصيناً بشأن المناخ المرتبط بتغذية ثلجية.

Interactions with Other Climate Feedbacks

ولا تعمل التغذية المرتدة من الطحالب الجليدية بمعزل عن بعضها البعض؛ فهي تتفاعل مع العديد من العمليات المناخية وآليات التغذية المرتدة، وتنشئ شبكة معقدة من الآثار المترابطة، ولا يشمل هذا التقدير التغذية المرتدة من البقع الجليدية نفسها فحسب، بل أيضا آثاره الثانية التي تؤثر على هذه الخسارة من الجليد البحري في التغذية المرتدة من معدل الانهيار، والتغيرات في تركيزات بخار المياه، والتغذية السحابية الإقليمية.

ويمكن أن تؤدي التغييرات في الطلاء إلى تحولات في مستويات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي، حيث أن تهوية البصموف تطلق غاز الميثان والغازات الأخرى، وهذا الصلة بين التغذية المرتدة من البطن الجليدي وثبات البرموفوس يخلق بصورة خاصة مسألة الجمع بين آليات التغذية الإيجابية.

والصلة الحاسمة هنا هي أن الاحترار الأولي في القطب الشمالي، الذي يقوده إلى حد كبير آيس ألبيدو فيدباك، يعمل كحافز قوي لتغذية برموفروست للكربون المستخرج، وهذا النظام المصاحب يمثل بصفة خاصة إمكانية الاحترار السريع والمكتفي ذاتيا في خطوط العرض العالية، كما أنه، في حالة الفمطار، ينشر المادة العضوية المتجمدة سابقا التي تزيل ثاني أكسيد الكربون والميثان.

ومع تذوب الجليد البحري، يمكن لسطح المحيط المكشوف أن يستوعب طاقة شمسية أكبر بكثير، مما أدى إلى زيادة الحرارة في المحيط ويمكن أن يختلط في طبقات أعمق، مما قد يؤدي إلى تأخير تشكيل الجليد لاحقا أو يسهم في إنصهار المعالم الجليدية المتاخمة (مثل رفوف الجليد) وهذه المحركات الحرارية للمحيطات تمثل آلية أخرى للتغذية التفاعلية مع تأثيرات الجليدية وتكرارها.

وقد تتغير أنماط الغطاء السحابي أيضا، مما يؤدي إلى زيادة تغذية البدو، ويمكن أن تؤدي التغييرات في تكوين السحابة وتوزيعها إلى زيادة أو تخفيف ردود الفعل على الجليد، تبعا لنوع السحاب، والارتفاع، والتوقيت، مما يضيف طبقة أخرى من التعقيد إلى الديناميات المناخية القطبية.

"السياق التاريخي: "أيس ألبيدو فيدباك عبر تاريخ الأرض المناخي

لقد لعبت التغذية المرتدة من الجليد دوراً حاسماً في مناخ الأرض في التاريخ الجيولوجي، التأثير على التحولات المناخية الرئيسية، وتشكيل تطور المناخ في الكوكب في الأجل الطويل، وكانت آلية التغذية المرتدة هذه مفيدة في تشكيل ونهاية ظروف الأرض في سنوبول قبل ما يقرب من 720 مليون سنة، عندما كان الجليد يغطي معظم سطح الكوكب.

وتظهر الأدلة الجيولوجية أن الجليدات قرب خط الاستواء في ذلك الوقت، وقد اقترحت النماذج أن تؤدي التغذية المرتدة بالجليد - البطيدو دورا، ومع وجود المزيد من الجليد، فإن المزيد من الإشعاع الشمسي القادم قد انعكس إلى الفضاء، مما تسبب في انخفاض درجات الحرارة على الأرض، وهذا التبريد المجرى يبين قوة التغذية المرتدة بالجليد من أجل إحداث تحولات مناخية مثيرة.

وكان من شأن انتهاء فترات الأرض في سنوبول أن ينطوي أيضا على التغذية المرتدة بالجليد، وقد أشير إلى أن التفكك بدأ بمجرد أن تتراكم في طبقات من التحات على سطح الجليد ليخفض كثيرا من ألبدوه، وهذا المثال التاريخي يوضح كيف يمكن للتغييرات في التقلب السطحي أن تؤدي إلى تحولات مناخية كبيرة في الاتجاهين - نحو التبريد والاحترار.

وفي الماضي الجيولوجي الأحدث عهداً، كانت هذه التغذية المرتدة عاملاً أساسياً في سُلف ومتراجعات صفائح الجليد خلال فترة البليستوكيين (نحو 2.6 ما إلى 10 قبل)، وقد تأثرت أعمار الجليد والفترات المترابطة التي تميزت بالبليستوكين تأثراً شديداً بتغذية الجليود، مما أدى إلى تفاقم التغيرات الصغيرة نسبياً في الإشعاع الشمسي الناجمة عن تغيرات في البارامترات المدارية الأرضية.

الملاحظات المعاصرة والاتجاهات الأخيرة

وقد قدمت عمليات الرصد الساتلية الحديثة والقياسات الميدانية تفاصيل غير مسبوقة عن الحالة الراهنة والتطور الأخير في التغذية المرتدة من البِيض الجليدي في المناطق القطبية، حيث أشارت إلى آثار التغذية المرتدة من الطِبَيدو المؤجلة الموسمية، والمناطق المتنامية من المياه المفتوحة (أيلول/سبتمبر) التي تتواجد إلى حد كبير في أماكن مشتركة مع أشد الشذوذات الإيجابية التي تبلغ حرارتها درجة حرارة 2 متراً خلال الخريف والشتاء ونمواً ونمواً عبر الزمن.

وقد أظهرت الدراسات الأخيرة أن المنطقة القطبية الشمالية، بعد أن فسرت التباين الطبيعي، تدفأ بسرعة ثلاثة أضعاف تقريباً من المتوسط العالمي الذي يستند إلى بيانات المراقبة وعمليات المحاكاة النموذجية المناخية منذ عام 1980، وهذا المعدل المتسارع للاحترار يعكس التأثير المضاعف للتغذية المرتدة بالجليد والعمليات ذات الصلة.

وكان معدل دفء القطب الشمالي في بداية القرن الحادي والعشرين ثماني مرات متوسط المعدل خلال القرن العشرين، وتمثل التغيرات في الألبدو من بين العوامل التي تسهم في هذه الزيادة، وهذا التسارع الهائل في معدلات الاحترار يبرز تكثيف عمليات التغذية المرتدة في العقود الأخيرة.

دفء المنطقة القطبية قد قلص موسم المنطقة المغطى بالثلوج بحوالي 2.5 يوم في العقد، مما زاد من الوقت الذي يتم فيه امتصاص ضوء الشمس، وهذا الاتجاه نحو صهر الثلج السابق، وتراكم الثلج لاحقاً يمتد إلى الفترة التي تتعرض فيها الأسطح المظلمة، مما يزيد من أثر التغذية المرتدة.

التغيرات الإقليمية في ترددات الجليد - ألبدو

وفي حين أن ترددات الجليد على الجليد تعمل في جميع المناطق القطبية، فإن قوتها ومظهرها يختلفان اختلافا كبيرا بين مختلف المناطق، ويتضح من ارتفاع استقرار الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا، حيث يسمح سميك الغطاء الجليدي في شرق أنتاركتيكا برفع مسافة أربعة كيلومترات تقريبا فوق مستوى سطح البحر، أن هذه القارة لم تشهد سوى القليل من الاحترار الصافي خلال العقود السبعة الماضية، وهذا التناقض بين ردود القطبية الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية يبين كيف تُطُلُ على الظروف المحلية تحد من فعالية التغذية المرتدة.

إن بحر بارنتس هو أحد المناطق القليلة في المنطقة القطبية الشمالية التي تشهد اتجاهات هبوطية كبيرة في تركيز الجليد البحري الشتوي، وقد عزت دراسات مختلفة فقدان الجليد الشتوي في بحر بارنتز وما يرتبط به من شذوذ في الحرارة واتجاهات إلى عمليات تنطوي على تداول الغلاف الجوي، مما ييسر دخول الهواء الدافئ إلى المنطقة مع وجود أنماط رياحية تشجع على نقل المياه المحيط الأطلسية إلى المنطقة.

وقد شهد قطاع منطقة القطب الشمالي في المحيط الهادئ تغيرات كبيرة بوجه خاص، حيث شهدت هذه المنطقة أكبر تخفيضات في حجم الجليد والحجم الصيفيين في أي مكان في المحيط القطبي الشمالي ابتداء من العقد الأول من القرن الماضي، وتخلق الاختلافات الإقليمية في تيارات المحيطات، وأنماط التداول الجوي، والديناميات الجليدية تفاوتاً مكانياً في كيفية ظهور ردود الفعل على الجليد في جميع أنحاء القطب الشمالي.

الآثار على دائرة المحيطات وتوزيع الحرارة

إن التغذية المرتدة بالجليد لا تؤثر على درجات الحرارة السطحية فحسب بل تؤثر أيضا على أنماط تداول المحيطات وتوزيع الحرارة في جميع أنحاء النظام المناخي، ويمكن أن يكون الأثر أثرا محليا مثل زيادة الخلط داخل المحيط القريب أو على نطاق أوسع، مثل تعديل دورة المياه الجوفية للمحيط القطبي أو التغيرات التي تحدث في المحيط الأطلسي من خلال تداول حرارة الأنقاض.

ويؤدي تزايد استيعاب الطاقة الشمسية في المحيط القطبي الشمالي إلى ارتفاع حرارة المحيطات، مما يؤثر على النظم الإيكولوجية البحرية، وأنماط تداول المحيطات، وربما يسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر من خلال التوسع الحراري، وتخلق هذه التغيرات في المحيطات مسارات إضافية تؤثر من خلالها التغذية المرتدة بالجليد على النظام المناخي الأوسع نطاقا.

المحيط قادر على الحفاظ على الحرارة من الشمس أكثر كفاءة من الغلاف الجوي (المحيط لديه قدرة عالية الحرارة) هذا يزيد من معدل الحرارة

الآثار على مستوى سطح البحر

وفي حين أن إنصهار الجليد البحري العائم لا يسهم مباشرة في ارتفاع مستوى سطح البحر، فإن التغذية المرتدة بالجليد لها آثار هامة على مستوى البحر من خلال آثارها على الجليد البري والتوسع الحراري للمحيطات، وبما أن الجليد البحري يتكون من مياه بحرية مجمدة وعائمة على سطح البحر، فإن إنصهار الجليد لا يسهم في ارتفاع مستوى سطح البحر (مثلاً لذوبات الجليد والجليد التي تُخزن المياه المتجمد).

غير أن الاحترار الناجم عن التغذية المرتدة بالجليد يؤثر على كتل الجليد البرية، إذ أن الخسارة الإجمالية لصحيفة الجليد في غرينلاند ستزيد درجات الحرارة الإقليمية في القطب الشمالي بما يتراوح بين 0.5 درجة مئوية (0.90 درجة مئوية) و3 درجات مئوية (5.4 درجة مئوية) بينما من المرجح أن تزيد درجة الحرارة الإقليمية في أنتاركتيكا بمقدار 1 درجة مئوية (1.8 درجة مئوية) بعد فقدان الغطاء الجليدي الغربي و2 درجة مئوية.

كما تسهم التغذية المرتدة بالجليد في ارتفاع مستوى سطح البحر من خلال التوسع الحراري في مياه المحيطات، حيث يستوعب المحيط إشعاعا شمسيا أكبر بسبب انخفاض الغطاء الجليدي، ودفء المياه وتوسيعه، وزيادة حجم المحيطات، ورفع مستويات سطح البحر على الصعيد العالمي، ويمثل هذا التوسع الحراري عنصرا هاما من عناصر ارتفاع مستوى سطح البحر الملاحظ والمتوقع.

Effects on Weather Patterns and Mid-Latitude Climate

آثار ردود الفعل على الجليد تتجاوز المناطق القطبية، وتؤثر على أنماط الطقس وظروف المناخ في المناطق الوسطى حيث يعيش معظم سكان العالم، وقد يؤثر الاحترار القطبي السريع الذي يحركه تردد الجليد على أنماط الطقس في مناطق وسط المحيط حيث يعيش معظم الناس.

ويمكن أن تؤثر التغيرات في درجات حرارة المنطقة القطبية الشمالية والغطاء الجليدي في أنماط التداول في الغلاف الجوي في خطوط العرض الدنيا، التي قد تؤثر على نظم الطقس في أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا، وهذا الاتصال عن بعد يمثل أثرا كبيرا، مما يدل على أن التغيرات القطبية ترتبط ارتباطا وثيقا بتقلب المناخ العالمي.

إن دفء المنطقة القطبية الشمالية يؤثر على الطقس في الولايات المتحدة، وقد أصبحت حالات الخروج من البرد في القطب الشمالي أضعف مع انخفاض التغطية الجليدية، وقد يؤدي انخفاض درجة الحرارة بين القطب الشمالي وخط العرض المتوسط إلى تغيير سلوك مسار الطائرات، مما قد يؤدي إلى أنماط جوية أكثر استمرارا وإلى أحداث بالغة الشدة.

كما أن التغيرات في الجليد البحري تؤثر على تبادل الحرارة والرطوبة بين المحيط والغلاف الجوي، مما يغير الاستقرار في الغلاف الجوي وتكوين السحابة، وهذه التفاعلات تستحدث حلقات إضافية للتغذية المرتدة، بعضها يمكن أن يزيد من تفاقم الاحترار (مثل التغيرات في الغطاء السحابي)، بينما قد تكون للآخرين آثار مخففة.

الآثار على النظم الإيكولوجية في القطب الشمالي والحياة البحرية

وتنجم عن التغذية المرتدة بالجليد وما ينجم عنها من تغيرات في الغطاء الجليدي آثار عميقة على النظم الإيكولوجية في المنطقة القطبية الشمالية والأنواع التي تعتمد على الجليد البحري للبقاء، كما أن الجليد البحري يشكل عنصرا رئيسيا في النظم الإيكولوجية القطبية لأن النباتات والحيوانات على جميع مستويات سلسلة الأغذية تعيش في الجليد البحري أو حوله.

إن نظام رصد الأرض في القطب الشمالي مؤشر أساسي على قوة دورة التغذية المرتدة بالجليد في أي موسم صيفي معين من موسم الذوبان، ونظرا لانخفاض الغطاء الجليدي في البحر، فإن الإشعاع الشمسي الجديد يستوعبه سطح المحيط المظلم، ويذيب المحيط أكثر دفئا، ويتأثر النظم الإيكولوجية البحرية أيضا بالسلاسل البحرية، مما يؤثر على توقيت دورات الإنتاج الأولية وتطويرها، وكذلك الموئل المتاح.

ويؤثر فقدان موائل الجليد البحري على أنواع تتراوح بين الطحالب المجهرية والمفترسات البكائية مثل الدببة القطبية، وتواجه الأنواع التي تعتمد على الجليد تتقلص الموئل، والشبكات الغذائية المتغيرة، وزيادة المنافسة، وقد يؤدي توقيت الأحداث البيولوجية - مثل بلونات الفولطون، واستنساخ الزوابلكتون، وتحول هجرة الأسماك - في الاستجابة إلى تغير الظروف الجليدية ودرجات حرارة المحيطات، إلى حدوث أخطاء في المعالمها.

كما أن التغيرات في انتقال النور من خلال الجليد الأرق وزيادة المياه المفتوحة تؤثر أيضا على الإنتاجية الأولية في مياه المنطقة القطبية الشمالية، وفي حين أن بعض المناطق قد تشهد زيادة في الإنتاجية بسبب زيادة توافر الضوء، فإن التأثيرات العامة للنظم الإيكولوجية معقدة وليست إيجابية بشكل موحد، مع احتمال حدوث انقطاع في الهياكل الأساسية للشبكة الغذائية والعلاقات بين الأنواع.

دور جسيمات الإضاءة

ويمكن تعزيز التغذية المرتدة من الآلات الجليدية بوجود جسيمات خفيفة الصبغ مودعة على سطح الثلج والجليد، ويمكن تعزيز أثر ترددات الأليض الجليدية بوجود جسيمات تُشغل بالضوء، وتُودع الجسيمات المحمولة جوا على سطح الثلج والجليد مما يؤدي إلى حدوث تأثير مظلم، مع ارتفاع تركيزات الجسيمات التي تسبب انخفاضا أكبر في الألبدو.

كما زاد عدد ونطاق حرائق الغابات المزروعة، مما زاد من كمية السووت في الغلاف الجوي وتناقص ألبودو الأرض، والكربون الأسود من الانبعاثات الصناعية، وحرق الكتلة الحيوية، والنيران البرية يمكن أن تسود الجليد والجليد، وتخفض من انعكاساتها وتتسارع الذوبان.

ويخلق هذا التفاعل بين التلوث والرد المرتدة على الجليد تأثير بشري إضافي على المناخ القطبي الذي يتجاوز انبعاثات غازات الدفيئة، بل إن كميات صغيرة من الجسيمات المظلمة يمكن أن تقلل كثيرا من الثلج والبطن الجليدي، ولا سيما خلال موسم الذوبان الذي تتركز فيه الجسيمات على السطح كذوبان ثلجية، وهذا التأثير يمثل طريقة أخرى تضخ فيها الأنشطة البشرية آلية التغذية المرتدة بالجليد.

التوقعات المستقبلية ونقاط التنقّل

واستمر مشروع نماذج المناخ في تكثيف التغذية المرتدة بالجليد عند ارتفاع درجات الحرارة العالمية، مع احتمال حدوث عواقب وخيمة على المناطق القطبية والنظام المناخي العالمي، وسيزداد أثر التغذية المرتدة بالجليد على درجة الحرارة في المستقبل حيث يتوقع أن يصبح الانخفاض الجليدي في بحر القطب الشمالي أكثر وضوحا، مع احتمال حدوث فقدان شبه كامل للغطاء الجليدي البحري (يهبط إلى أقل من مليون كيلومتر مربع) في نهاية الصيف القطبي في أيلول/سبتمبر على الأقل.

وقدرت ورقة في عام 2018 أن أيلول/سبتمبر الخالية من الجليد سوف يحدث مرة كل 40 عاما تحت درجة حرارة 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة مئوية) ولكن مرة واحدة في كل 8 سنوات تحت درجة حرارة 2 مئوية (3.6 درجة مئوية) ومرة واحدة في كل 1.5 سنة تحت 3 درجات مئوية (5.4 درجة مئوية) وتبين هذه الإسقاطات كيف تزداد تواتر الظروف الخالية من الجليد زيادة كبيرة مع الاحترار الإضافي.

وقد يمثل شتاء المنطقة الخالية من الجليد نقطة اندفاع لا رجعة فيها، ومن المرجح أن يحدث ذلك عند حوالي ٦,٣ درجة مئوية )١١,٣ درجة مئوية( على الرغم من أنه يمكن أن يحدث في وقت مبكر يصل إلى ٤,٥ درجة مئوية )٨,١ درجة شرقا( أو في وقت متأخر إلى ٧,٨ درجة مئوية )٥١,٧ درجة شرقا(.

أما بالنسبة إلى الآن، فإن الشتاء خال من الجليد سيكون له أثر الاحترار العالمي البالغ 0.6 درجة مئوية (1.1 درجة مئوية) مع الاحترار الإقليمي بين 0.6 درجة مئوية (1.1 درجة مئوية) و1.2 درجة مئوية (2.2 درجة مئوية) وتؤثر هذه التغيرات المأساوية بصورة أساسية على بيئة القطب الشمالي وتؤثر على نحو مكثف في جميع أنحاء النظام المناخي العالمي.

التحديات في مجال النماذج والتنبؤ

ورغم التقدم الكبير في علوم المناخ، فإن وضع نماذج دقيقة لتغذية المعلومات المرتدة عن طريق البردو والتنبؤ بتطوره في المستقبل لا يزال أمراً صعباً، فالتحليل الأكاديمي لا يكتفي بمجرد وجوده بل ويُظهر قوته المتغيرة، وخصائصه غير الخطية، والتفاعلات مع التعليقات الأخرى، وأوجه عدم اليقين الكبيرة التي لا تزال مرتبطة بتحديده كمياً دقيقاً في السيناريوهات المناخية المقبلة.

قوة التغذية المرتدة بالجليد ليست ثابتة ولا موحدة عالمياً، فكثافة هذه الارتداد تختلف جغرافياً وموسوياً وسنوياً، وهذا التقلب يعقّد الجهود الرامية إلى وضع تغييرات في المستقبل وفهم دور التغذية المرتدة في نظام المناخ.

ولا يزال ربط اللبدو الملاحظ يتحول بصورة نهائية وكمية إلى زيادة دقيقة في درجة الحرارة على نطاق عالمي يشكل تحدياً بسبب التأثيرات الصارخة للتغذية الأخرى على المناخ والتفاعلات المعقدة بين التغيرات القطبية الإقليمية والتداول العالمي، ويصعب فصل الطبيعة المترابطة للعمليات المناخية عن المساهمة المحددة للتغذية المرتدة من الجليد إلى بيدو من عوامل أخرى.

وتنشأ أوجه عدم اليقين في التوقعات المستقبلية من مصادر متعددة، بما في ذلك عدم فهم المعلومات السحابية المرتدة، والاختلافات في النقل الحري للمحيطات، وسلوك صحائف الجليد، وإمكانية حدوث تغييرات مفاجئة في الغطاء الجليدي، ويتطلب تحسين هذه الإسقاطات استمرار الملاحظات، وتعزيز قدرات النماذج، وتحسين فهم التفاعلات المعقدة داخل النظام المناخي.

Implications for Climate Policy and Mitigation

فهم التغذية المرتدة من الجليد إلى حد كبير له آثار هامة على سياسات المناخ واستراتيجيات التخفيف من آثاره، فالاحترار اليوم هو الذي يحركه في المقام الأول انبعاثات غازات الدفيئة التي يتسبب فيها الإنسان بدلا من التغيرات المدارية، وآليات التغذية المرتدة تظل على حالها، ولكن الإجبار الأولي أقوى بكثير ويحدث بسرعة أكبر بكثير من خلال التحولات المناخية الطبيعية.

وتكفي التغذية المرتدة من الجليد إلى المقياس من الاحترار الناجم عن انبعاثات غازات الدفيئة، مما يعني أن لكل طن من ثاني أكسيد الكربون تأثيراً أكبر في نهاية المطاف على درجة الحرارة العالمية مما كان عليه في غياب هذه التغذية المرتدة، وهذا التكاثر يؤكد أهمية تخفيضات الانبعاثات العدوانية للحد من الاحترار في المستقبل وما يرتبط بذلك من تكثيف عمليات التغذية.

ووفقاً لما ذكره هانسن، فإن انبعاثات غازات الدفيئة تُبقي الأرض قريبة من تغير المناخ المأساوي الذي يمكن أن يُنفد عن السيطرة، مع وجود أخطار كبيرة على جميع الحياة على الأرض، وتبرز إمكانية وجود آليات للتغذية المرتدة مثل تأثير الجليد على البُعد من أجل دفع الاحترار بالطرق المائية الحاجة الملحة إلى العمل المتعلق بالمناخ.

واقترح بعض الباحثين اتباع نهج هندسية للتصدي لتغذية الردة المرتدة بالجليد، مثل زيادة انعكاسية سطح الجليد والثلج بصورة مصطنعة أو تخفيض كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى الأرض، غير أن هذه النُهج تنطوي على مخاطر كبيرة وعدم يقين، ويؤكد معظم علماء المناخ أن الحد من انبعاثات غازات الدفيئة لا يزال أهم استراتيجية وأكثر فعالية للتصدي لتغير المناخ.

نظم الرصد والمراقبة

الرصد الدقيق للغطاء الجليدي، واللبدو والمتغيرات ذات الصلة ضروري لفهم التغذية المرتدة من الجليد وتتبع تطورها، حتى التغيرات الصغيرة في الغلاف الجوي والمحيطات يمكن أن تغير بشكل كبير الدورة السنوية للثلج البحري ونموه، مما يعني أن تغيرات الجليد البحري تمثل التغيرات التراكمية التي تحدث في المحيط والغلاف الجوي، وبالتالي، كما أنها عنصر هام في النظام المناخي، يمكن اعتبار الجليد البحري تدبيراً، أو

وقد أحدثت عمليات المراقبة الساتلية ثورة في قدرتنا على رصد المناطق القطبية، وتوفير بيانات مستمرة وشاملة عن مدى الجليد، والتركيز، والسماكة، والخصائص السطحية، إذ تقيس أجهزة الاستشعار المتعددة السواتل جوانب مختلفة من نظام الغلاف الجوي الجليدي - المحيطي، من الصور المرئية والأشعة تحت الحمراء إلى قياسات الموجات الدقيقة والرادار التي يمكن أن تخترق السحاب وتعمل أثناء ظلام القطب.

وتكمل عمليات الرصد الميداني البيانات الساتلية، وتوفر قياسات تفصيلية لممتلكات الجليد، وظروف المحيطات، والعمليات الجوية، وتسهم محطات البحوث، ومخيمات الجليد، والبويارات المستقلة، وحملات الطائرات في فهمنا لتغذية الارتداد بالجليد والعمليات المعقدة التي تعمل في المناطق القطبية، ويوفر التكامل بين نظم المراقبة المتنوعة هذه صورة شاملة للتغييرات الجارية ويساعد على التحقق من نماذج المناخ وتحسينها.

الآثار الاجتماعية والاقتصادية والثقافية

وللتغييرات التي تنجم عن التغذية المرتدة بالجليد آثار عميقة على المجتمعات المحلية في المنطقة القطبية الشمالية، ولا سيما الشعوب الأصلية التي تعيش في انسجام مع الجليد لشهرينيا، وقد أدى الغطاء الجليدي البحري منذ وقت طويل دورا عمليا وثقافيا في مجتمعات الشعوب الأصلية في الشمال، وتؤثر التغيرات في ظروف الجليد على ممارسات الصيد التقليدية، وطرق السفر، والأمن الغذائي، والاستمرارية الثقافية.

ومن الناحية التاريخية، فإن وجود الجليد البحري محدود في الأنشطة الوطنية وأنشطة الشركات في المنطقة القطبية الشمالية، ولكن انخفاض الجليد البحري يتيح زيادة حركة المرور البحري ويقود إلى إعادة تقييم استخراج الموارد، ويخلق فتح المياه في القطب الشمالي فرصا جديدة للشحن وصيد الأسماك وتنمية الموارد، ولكنه يثير أيضا شواغل بشأن حماية البيئة والسيادة وحقوق الشعوب الأصلية.

ويعد التكيف ضرورياً على نحو متزايد، كما أن معارف الشعوب الأصلية وبرامج البحوث التي تقودها المجتمعات المحلية ضرورية لفهم التغييرات السريعة في القطب الشمالي والتصدي لها، إذ إن إدماج المعارف التقليدية في الفهم العلمي يوفر صورة أكمل لتغير القطب الشمالي ويساعد على وضع استراتيجيات ملائمة للتكيف.

النتائج الرئيسية للتغذية على الجليد - ألبيدو

إن التغذية المرتدة بالجليد تدفع سلسلة من النتائج المترابطة التي تمتد من النطاق المحلي إلى النطاق العالمي:

• Accelerated ice melt:] The self-reinforcing nature of the feedback causes ice loss to proceed faster than would occur from greenhouse gas warming alone
• مستوى سطح البحر: ] Through effects on land-based ice and thermal expansion of ocean water, contributing to coastal flooding and erosion worldwide
• Altered weather patterns:] Changes in Arctic temperatures and ice cover influence atmospheric circulation, potentially affecting weather in mid-latitude regions
• Changes in ocean circulation:] Modified heat distribution and salinity patterns that can affect global ocean circulation systems
• Ecosystem disruption:] Impacts on Arctic species and food webs, from microscopic organisms to apex predators
• Permafrost thaw:] Warming that triggers release of greenhouse gases from previously frozen soils, creating additional positive feedbacks
• زيادة الوصول البحري: ] فتح طرق الشحن وفرص استخراج الموارد في المياه التي كانت مغطى بالجليد سابقاً
• threats to Indigenous communities:] Disruption of traditional practices, food security, and cultural continuity

الطريق: أولويات البحوث والعمل

وتتطلب معالجة التحديات التي تطرحها التغذية المرتدة من الجليد إلى البطن مواصلة البحث وتحسين الرصد واتخاذ إجراءات حاسمة في مجال المناخ، وتشمل المجالات ذات الأولوية للبحوث المقبلة تحسين فهم التفاعلات بين ردود الفعل من جانب الجليد وغيرها من العمليات المناخية، وتحسين تمثيل آليات التغذية المرتدة في نماذج المناخ، وتعزيز التنبؤ بالأوضاع الجليدية في المستقبل وآثارها.

ولا يزال الحد من انبعاثات غازات الدفيئة هو أكثر الاستراتيجيات فعالية للحد من تكثيف التغذية المرتدة من الجليد إلى البيوت وتجنب أشد النتائج المترتبة على تغير المناخ القطبي، فالتعاون الدولي والابتكار التكنولوجي والتحول الاجتماعي كلها ضرورية لتحقيق خفض الانبعاثات المطلوب لتحقيق استقرار نظام المناخ.

إن التغذية المرتدة من الجليد إلى البطن تمثل تذكيرا قويا بالطبيعة المترابطة لنظام المناخ الأرضي وإمكانية الأنشطة البشرية لإحداث تغييرات في تعزيز الذات ذاتي تترتب عليها آثار بعيدة المدى، فهم هذه الآلية أمر أساسي لفهم تغير المناخ الحالي، وتوقع الظروف في المستقبل، ووضع استجابات فعالة لأحد أكثر التحديات إلحاحا التي تواجه البشرية.

For more information on polar climate change and related topics, visit the NOA Arctic Program, the National Snow and Ice Data Center, the Intergovernmental Panel on Climate Change