إن تغير المناخ القطبي هو أحد أهم المؤشرات التي تكتنف التحولات البيئية العالمية، ويقوده تفاعل معقد بين العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية، وتدفئ مناطق القطب الشمالي والجنوبي بمعدلات أسرع بكثير من المتوسط العالمي لظاهرة معروفة بالتوسع القطبي، ويُعتبر فهم العوامل الطبيعية والإنسانية المتميزة التي تسهم في هذه التغيرات أمراً أساسياً للتنبؤ بالمسارات المناخية في المستقبل والإعداد لآثار التقلب المناخي الشاملة على النظم العالمية، من مستوى البحر إلى التغير.

العوامل الطبيعية المساهمة في تغير المناخ القطبي

وقد أثرت العوامل الطبيعية دائما على المناخات القطبية على النطاقات الجيولوجية والزمنية، وهي تشمل التغيرات المدارية، والتغيرات في الإنتاج الشمسي، والنشاط البركاني، وديناميات النظام المناخي الداخلي مثل تداول المحيطات وآليات التغذية المرتدة، وفي حين أن الإجبارات الطبيعية وحدها لا يمكن أن تفسر الاحترار السريع الذي لوحظ في العقود الأخيرة، فإنها توفر خلفية يمكن أن تنجم عنها آثار بشرية.

Orbital Forcing and Milankovitch Cycles

أما التغيرات في تركيز مدار الأرض، والملوحة (الهدوء)، والفترات التي توزع وكثافة الإشعاع الشمسي التي تصل إلى القطبين، فتلك الدورات Milankovitch cycles ، فهي تعمل على نطاق زمني من عشرات الآلاف إلى مئات الآلاف من السنين، وعلى سبيل المثال عندما تزداد موجة الإشعاعات الجليدية المهيمنة في الأرض بسرعة أكبر من ذي قبل.

التغير الشمسي

وتقلبات ناتج الطاقة في الشمس على مدى 11 عاما من دورات مسافات الشمس وفترات أطول، وبينما تعتبر التباينات في مجموع الإشعاع الشمسي ضئيلة (حوالي 0.1 في المائة على دورة)، فإنها يمكن أن تؤثر على أنماط المناخ الإقليمية، ولا سيما في المناطق القطبية من خلال الممرات الستراتوسفيرية، ففي فترات النشاط الشمسي المنخفض، مثل الحد الأدنى للأشعة الشمسية، لوحظت ظروف أكثر برودة في بعض أجزاء حساب نصف الكرة الشمالي منذ عام 1970، ومع ذلك،

الهباء البركاني

إن الانفجارات البركانية الرئيسية تحقن ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي السترات، حيث يشكل هوسول الكبريت الذي يعكس ضوء الشمس ويبرد سطح الأرض بصورة مؤقتة، وإن الاندلاع الكبير، مثل جبل بيناتوبو في عام ١٩٩١، يمكن أن يسبب تناقصا في درجات الحرارة العالمية لمدة تتراوح بين سنة وثلاث سنوات، غير أن تأثير التبريد ليس موحدا؛ ويمكن أن تشهد المناطق القطبية تغيرا في أنماط التداول الجوي.

دائرة المحيطات والنقل الحراري

إن حزام النقل العالمي للمحيطات، أو تداول حرارة السفن، ينقل المياه المدارية الدافئــة إلى الأعمدة، والتغيرات في هذا التداول، التي تنجم عن الاختلافات في درجات الحرارة والملوحة - يمكن أن تؤثر تأثيرا كبيرا على المناخ القطبي، مثل التداول الحراري في المحيط الأطلسي، الذي يؤدي إلى ارتفاع حرارة المحيط الأطلسي، ويسهم في تقلب الجليد القطبي في جنوب المحيط الأطلسي.

آليات التغذية: ألبيدو وكلودز

فالمناطق القطبية حساسة بوجه خاص إزاء حلقات التغذية المرتدة التي تضخم التغيرات الأولية، إذ يمكن أن تكون ] التغذية المرتدة بالآيس - البيردو ] مثالاً رئيسياً: حيث أن الجليد البحري والثلوج ينهار، أو سطح الأرض المظلمة معرضة لامتصاص المزيد من الإشعاع الشمسي ويتسبب في المزيد من الاحترار، وهذه الآلية هي المحرك الرئيسي للتضخم السحابي القطبي في القطبي في القطبي القطبي.

Human Factors Affecting Polar Climate Change

ومنذ الثورة الصناعية، أصبحت الأنشطة البشرية القوة المهيمنة وراء الاحترار القطبي، وقد أدى انبعاث غازات الدفيئة والهباء الجوي وتغييرات استخدام الأراضي إلى تغيير توازن الطاقة في الأرض، حيث تستجيب المناطق القطبية بشكل غير متناسب لآليات التغذية المرتدة والوصلات الجوية.

انبعاثات غازات الدفيئة

أما العامل الإنساني الأهم فهو زيادة التركيزات في الغلاف الجوي لثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروز، وارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون من نحو 280 جزءاً لكل مليون (صفر) في فترة ما قبل الصناعة إلى أكثر من 420 جزءاً من المليون اليوم، وذلك أساساً من الاحتراق الأحفوري وإزالة الأحراج.

عمليات التضخيم في المنطقة القطبية الشمالية

وقد دفأت المنطقة القطبية الشمالية مرتين تقريباً في المتوسط العالمي لظاهرة تسمى تضخيم القطب الشمالي، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى التغذية المرتدة بالجليد، ولكن أيضاً إلى زيادة نقل الحرارة والرطوبة من خطوط العرض الدنيا، وإلى التغيرات في التغذية المرتدة بالسحاب والارتداد بالمعدلات المتقلبة، كما أن فقدان الجليد البحري يعرض المحيطات المظلمة التي تستوعب مزيداً من ضوء الشمس، مما يؤدي إلى حدوث تغيرات في حركة الغلاف الجوي.

دوريات حرب أنتاركتيكا

إن استجابة أنتاركتيكا لحرق غازات الدفيئة أكثر تعقيدا بسبب ارتفاع ارتفاع مستوى ارتفاعها، وثقب المحيط الجنوبي، وثقب الأوزون، وقد دفئت منطقة أنتاركتيكا الغربية وشبه الأنتاركتيكا بدرجة كبيرة، حيث دفء شبه الجزيرة بواحد من أسرع المعدلات على الأرض، وعلى النقيض من ذلك، لم تظهر أجزاء من شرق أنتاركتيكا سوى القليل من الاحترار بل والتبريد الطفي، الذي تأثر بتغير طبقة الأوزون وتداول الأنس في الغلاف الجوي.

Black Carbon and Aerosols

فالكربون الأسود (المتكرر) الذي يُنتج عن الاحتراق غير الكامل للوقود الأحفوري والكتلة الأحيائية يستقر على الجليد والجليد، ويقلل من الألب السطحي ويتسارع في الذوبان، وفي القطب الشمالي، فإن الكربون الأسود من السفن، والمصادر الصناعية، ومساحة حرائق البحر المظلمة، والغطاء الجليدي الجليدي، مما يؤدي إلى تردد حراري في فترات مبكرة من الزمن، وعلى عكس غازات الدفيئة، فإن الكربون الأسود له آثاراً قصيرة من حيث الشمس إلى حدها قد يؤدي إلى حدوث كسادها.

استنفاد الأوزون واستعادته

إن ثقب الأوزون في أنتاركتيكا، الذي اكتشف في الثمانينات، هو نتيجة مباشرة لانبعاثات بشرية من المواد المستنفدة للأوزون مثل مركبات الكربون الكلورية فلورية، وقد غيرت فجوة الأوزون درجة الحرارة والتداول في نصف الكرة الجنوبي، مما أسهم في تعزيز الأوسترالي القطبية الجنوبية وتبريد داخل شرق أنتاركتيكا، وأدى بروتوكول مونتريال إلى استعادة طبقة الأوزون بصورة تدريجية، التي يتوقع أن تكون قد استعادتها.

تغيرات استخدام الأراضي والتلوث

وفي حين أن التغيرات المباشرة في استخدام الأراضي في المناطق القطبية محدودة، فإن إزالة الغابات والزراعة على الصعيد العالمي تسهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والميثان، كما أن التلوث المحلي من الألغام، ومراكز البحوث، والسياحة يمكن أن يُدخل أيضاً السوط والغبار على سطح الجليد، وعلاوة على ذلك، فإن حرق الغابات المزروعة في سيبيريا وكندا يُطلق الكربون والهيروسولات التي تصل إلى القطب الشمالي، مما يؤثر على المناخ الإقليمي.

وصلات وصل وقطع غيار

ولا تعمل العوامل الطبيعية والبشرية بمعزل عن بعضها البعض؛ فهي تتفاعل من خلال حلقات تفاعلية معقدة تضخم أو تخفف من تغير المناخ، فهم هذه التفاعلات أمر حاسم في التنبؤ بالمناخ القطبي في المستقبل.

Permafrost Thaw and Methane Release

وتبدو المنطقة متجمدة باستمرار مناطق شاسعة من القطب الشمالي، حيث أن المنطقة تدفئ، وتهتز، وتطلق الكربون العضوي المخزن كثاني أكسيد الكربون والميثان، وهذا من الرنين المغناطيسي، وهو ما يثير قلقاً كبيراً لأنه يضيف غازات أكثر دفيئة إلى الغلاف الجوي، ويعجل في إطلاق الحرارة العالمية.

Greenland Ice Sheet Dynamics

وتفقد صحيفة الجليد في غرينلاند الكتلة بمعدل متسارع بسبب الانصهار السطحي وزيادة تصريف الأعشاب الجليدية من الأنهار الجليدية التي تحددها السفن، ويقود الانصهار السطحي إلى ارتفاع حرارة الهواء وإلى التغذية المرتدة الإيجابية من الطلاء المخفض (مثل حواجز الجليد من الغبار والطحالب) وتسهم خسارة الجليد من غرينلاند مباشرة في ارتفاع مستوى البحر العالمي، مع ارتفاع التقديرات الحالية بنحو 0.7 ملم سنويا.

Ice Ice Shelf

وفي غرب القارة القطبية الجنوبية، تيار المحيط الدافئ يذيب رفوف الجليد من الأسفل، ويخفف من آثارها على المؤخرة في الأنهار الجليدية، مما قد يؤدي إلى فقدان جليد سريع، كما يتبين من جبال تويتز وجزيرة بين، ويمكن أن يؤدي انهيار رف الجليد إلى تسريع تدفق الجليد الداخلي إلى المحيط، مما يرفع مستويات سطح البحر.

الاتصالات عن بعد إلى خطوط العرض المتوسطة

كما أن تغير المناخ القطبي ليس معزولا، بل يؤثر على أنماط الطقس التي تتجاوز القطبين، ويضعف الاحترار السريع في القطب الشمالي درجة الحرارة بين القطب والخط العرضي المتوسط، مما قد يغير مسار الطائرات، ويؤدي إلى حدوث تطرف أكثر استمرارا في الطقس، مثل الموجات الحرارية، والتعويضات الباردة، والعواصف، مثلا، يمكن أن يتسبب تدفق مياه الأمطار في المناطق المتاخمة والبطأ في حدوث تغيرات في الغلاف الجوي الممتدة.

التغييرات والاتجاهات الملاحظة

إن الأدلة على تغير المناخ القطبي هائلة، كما توثقها السجلات الساتلية، والنواة الجليدية، ومحطات الطقس، وبويات المحيطات، وهنا الاتجاهات الرئيسية الملاحظة:

  • Arctic sea ice extent] قد انخفض بنسبة 12 في المائة تقريباً في العقد منذ بدء التسجيلات الساتلية في عام 1979، وأصبح الجليد البحري الصيفي الآن أقل بنحو 40 في المائة من الثلج في الثمانينات، ومن المتوقع أن تشهد المنطقة صيفاً خالياً من الجليد بحلول منتصف القرن في إطار سيناريوهات عالية الانبعاثات.
  • Greenland ice sheet] lost an average of 279 billion tons of ice per year between 2006 and 2015, according to the IPCC. The rate of mass loss has increased since the 1990s.
  • Antarctic ice sheet losses have accelerated, particularly in West Antarctica and parts of East Antarctica. The continent lost about 150 billion tons of ice per year between 2006 and 2015, with the rate expected to rise.
  • Permafrost temperatures have increased in many Arctic regions, with some locations warming by over 2°C in recent decades. Thawing permafrost has led to ground collapse, infrastructure damage, and increased carbon emissions.
  • Land ice and glaciers in the Arctic (e.g., Svalbard, Canadian Archipelago) are retreating rapidly, contributing to sea level rise.
  • Ocean temperatures] in polar regions have risen, with the Arctic Ocean warming faster than any other ocean basin.

التوقعات المستقبلية وحالات عدم اليقين

ويُتوقع أن تستمر المناطق القطبية في الدفء على مدى القرن الحادي والعشرين، مع اعتماد المعدل على مسارات الانبعاثات العالمية، وفي إطار السيناريو الخاص بالانبعاثات العالية (RCP8.5)، يمكن أن تدفأ المنطقة القطبية الشمالية بنسبة 5-10 درجات مئوية بحلول عام 2100 مقارنة بالمستويات السابقة للصناعات، وحتى في ظل التخفيف من حدة الآثار العدوانية (RCP2.6)، لا يمكن تجنب بعض الاحترار بسبب عدم التعرض للإصابة في نظام المناخ.

ومن بين أوجه عدم اليقين الرئيسية ما يلي:

  1. توقيت صيف المنطقة القطبية الخالية من الجليد
  2. استقرار صحيفة الجليد في غرب أنتاركتيكا، لا سيما في ظل عدم استقرار الجليد البحري.
  3. حجم التغذية المرتدة للكربون المتجمد
  4. دور الغيوم والهيروسول في التضخيم القطبي.
  5. ردّ تداول المحيطات على مدخلات المياه العذبة من الجليد المذوب

ولتنقيح هذه التوقعات، يعتمد العلماء على نماذج محسنة، وعلى عمليات الرصد بواسطة السواتل )مثلا، ICESat-2، وCryoSat-2(، والحملات الميدانية، والتعاون الدولي من خلال برامج مثل البرنامج العالمي لبحوث المناخ ومجلس القطب الشمالي حيوي لرصد وفهم التغيرات القطبية.

خاتمة

إن تغير المناخ القطبي هو الذي يحركه مزيج من العوامل الطبيعية - الدورة المدارية، والتغير الشمسي، والنشاط البركاني، والتغير الداخلي في المناخ - والأنشطة البشرية التي زادت بشكل كبير تركيزات غازات الدفيئة، والكربون الأسود، واستنفاد طبقة الأوزون، وبينما تشكل العمليات الطبيعية المناخ القطبي لألفينيا، فإن الاستنكاف السريع الأخير يرتبط ارتباطاً لا لبس فيه بمستويات التأثير البشري.

For further reading, see the IPCC Sixth Assessment Report, NASA’s Arctic Sea Ice Vital Signs], and the ]NOAA Climate Program’s Arctic page.