فهم تأثير غرينهاوس وآثاره

The Basics of Earth’s Thermal Blanket

إن أثر الدفيئة عملية طبيعية أساسية تحافظ على متوسط درجة حرارة الأرض عند 15 درجة مئوية تقريباً (59 درجة ف). وبدونه، سيكون سطح الكوكب متجمداً -18 درجة مئوية (0 درجة ف)، مما يجعل الحياة مستحيلة، ويحدث هذا الاحترار عندما تصل الطاقة الشمسية إلى الشراك الإشعاعي الجوي إلى الفضاء، ولكن الأغلبية تستوعب من خلال الغازات السطحية التي تُعاد بعد ذلك إلى الغلاف الجوي.

فهم الخطوة التي تخطوها خطوة إلى الأمام

تأثير الدفء يعمل في حلقة مستمرة تُوازن الطاقة القادمة والمنتشرة، وتُبقي درجة حرارة الأرض في نطاق مناسب للحياة، الخطوات الرئيسية لهذه العملية هي:

• ويمر الإشعاع الشمسي قصير الموج عبر الغلاف الجوي ويضرب سطح الأرض، بما في ذلك الأرض والمحيطات والجليد.
• السطح يمتص هذه الطاقة، ويسخن ثم يطلق الإشعاع ذو الموجة الحمراء الطويلة
• وتستوعب جزيئات غازات الدفيئة في الغلاف الجوي جزءاً من تلك الطاقة ذات الحمراء، والهزاز، وإعادة تشغيلها في جميع الاتجاهات.
• ويعود جزء من الطاقة المعاد إشعالها إلى السطح، مما يضيف أثراً زائداً من الدفء - وهو " البلانكيت " .
• أما الطاقة المتبقية التي تحت الحمراء فتهرب إلى الفضاء، مما ينشئ توازناً مشععاً يبقي درجات الحرارة مستقرة.

وهذه الدورة الطبيعية مدروسة جيداً، غير أن الأنشطة البشرية زادت كثيراً من تركيز غازات الدفيئة، مما أدى إلى تسخين هذه البطانية الحرارية، وإلى تضخيم ظاهرة أكثر حرارة تعرف باسم تعزيزاً لأثر الدفيئة ، مما يعطل التوازن ويدفع الاحترار العالمي.

جيم - الغازات الرئيسية للخضراوات ومصادرها

وفي حين أن العديد من المكونات الجوية تؤثر على درجة الحرارة، فإن خمس غازات تؤدي أهم الأدوار في تأثير الدفيئة، وكل منها يختلف في قدرتها على التحكم بالحرارة، المعروفة باسم إمكانيات الاحترار العالمي، والعمر الجوي، الذي يحدد المدة التي يؤثر فيها الغاز على المناخ.

أكسيد الكربون (CO2)

ثاني أكسيد الكربون هو أكثر غازات الدفيئة وفرة طويلة الأمد تنتجها الأنشطة البشرية، ويُطلق هذا الغاز في المقام الأول عن طريق حرق الوقود الأحفوري مثل الفحم والزيت والغاز الطبيعي؛ وإزالة الغابات، التي تقلل من عدد الأشجار التي تستوعب ثاني أكسيد الكربون؛ والعمليات الصناعية مثل إنتاج الإسمنت؛ ومنذ الثورة الصناعية، ارتفعت مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من حوالي 280 جزءاً لكل مليون (صفر) إلى أكثر من 420 جزءاً مربعاً من القرن.

الميثان (CH4)

والميثان هو أكثر قوة بكثير من ثاني أكسيد الكربون، حيث يغمر أكثر حرارة بحوالي 25 مرة على مدى 100 سنة، وإن كان لا يزال في الغلاف الجوي إلا لحوالي 12 سنة، وتشمل المصادر الرئيسية ذات الصلة بالبشر الهضم الحيواني (التخمير الداخلي)، وأعشاب الأرز، ومداف القمامة، والتسرب من الغاز الطبيعي واستخراج النفط، كما أن الأراضي الرطبة تبعث أيضاً على الميثان، ولكن الأنشطة البشرية قد تضاعفت تقريباً.

نترووس أوكسيد (N2O)

ويتمتع أكسيد النيتروز بقدرة عالمية على الاحترار تبلغ نحو 300 مرة من ثاني أكسيد الكربون وعمر الغلاف الجوي يتجاوز 100 سنة، والزراعة هي المصدر الغالب: إذ تفرج الأسمدة القائمة على النيتروجين عن أكسيد النيتروجين من خلال عمليات مجهرية في التربة، كما ينتجها تصنيع المواد الكيميائية الصناعية وحرق الوقود الأحفوري، رغم انخفاض تركيزها مقارنة بثاني أكسيد الكربون والميثان، فإن قدرة أكسيد النيتروز تجعلها مساهماً كبيراً في تغير المناخ.

خام الماء (H2O)

فبخار المياه هو أكثر غازات الدفيئة وفرة، وهو يؤدي دورا حاسما في تنظيم درجة حرارة الأرض، وعلى عكس الغازات الأخرى، فإن بخار المياه يعمل أساسا كآلية للتغذية بدلا من أن يكون دافعا مباشرا لتغير المناخ، ويمكنه، مع دفء الغلاف الجوي، أن يحمل المزيد من بخار المياه، الذي يضخ بدوره قدرا أكبر من الحرارة ويضاعف الاحترار الأولي، وفي حين أن البشر لا يجسدون بصورة مباشرة كميات كبيرة من بخار المياه، فإن هذه الحلقة الإيجابية.

الأوزون (O3) والغازات المفلورة

وينتشر الأوزون في طبقةتين: الغلاف الجوي والغلاف التروبوسفيري، بينما يحمي الأوزون في الغلاف الجوي الحياة باستيعاب الإشعاع فوق البنفسجي الضار، غير أن الأوزون على المستوى الأرضي (الأوزون التركي) ملوث ضار يتكون من ردود فعل بين ضوء الشمس وأكسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة، كما أنه يعمل كغاز دفء.

How the Enhanced Greenhouse Effect Works in Detail

تأثير الدفيئة الطبيعي ضروري للحياة لكن تأثير الدفيئة المعزز ناتج عن زيادة تركيزات غازات الدفيئة بسبب الأنشطة البشرية التي تكثف التصفح الحراري وتعطل توازن الطاقة في الأرض

1. ويمر الإشعاع الشمسي القادم )الضوء المرئي أساسا( عبر الغلاف الجوي ويدفئ سطح الأرض.
2. السطح المدفأ يُصدر الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء على الموجات التي تستوعبها غازات الدفيئة بكفاءة.
3. ومع زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون والميثان وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى، يتم استيعاب جزء أكبر من الإشعاع المستخرج بالأشعة تحت الحمراء.
4. ويعيد الغلاف الجوي إشعاع هذه الطاقة إلى الفضاء وإلى الخلف نحو السطح، مما يزيد من الحرارة الإضافية.
5. وبغية استعادة توازن الطاقة، فإن سطح الأرض وجو الأرض الأدنى دافئا إلى أن يضاهي الإشعاع الذي يمتد على الموجة الطويلة طاقة الشمس القادمة، ولكن هذا التوازن الجديد يحدث بدرجة أعلى من الحرارة.

وقد تم قياس عملية الاستبقاء الحراري هذه بدقة باستخدام السواتل والمجسات الأرضية، مما يؤكد زيادة اختلال توازن الطاقة في الأرض، ويقدم استعراض عام لغازات الدفيئة في وكالة حماية البيئة البحرية التابعة لوكالة البيئة البحرية نظرة شاملة على قوائم جرد الانبعاثات والاتجاهات.

السياق التاريخي: من العواصف الطبيعية إلى الانزلاق البشري

وقد تأثر مناخ الأرض دائماً بدورات طبيعية مثل النشاط البركاني، والناتج الشمسي، والتباينات المدارية (دورات ميلانكوفيتش)، التي تسببت في فترات من الاحترار والتبريد على مدى مئات الآلاف من السنوات، وتكشف السجلات الأساسية للمحيطات عن تذبذب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بين حوالي 180 جزء من المليون خلال عصر الجليد و280 جزء من المليون خلال فترات الدفء بين الأطقم والمسافات خلال فترة الطول الحالية البالغة 000 800 سنة.

وقد بدأت الزيادة الحادة في تركيزات غازات الدفيئة بالثورة الصناعية حوالي عام ١٧٥٠، التي تحركها الاحتراق الواسع النطاق للوقود الأحفوري وإزالة الغابات والتصنيع، وقد تسارعت الانبعاثات في أعقاب الحرب العالمية الثانية بشكل كبير، واليوم، فإن معدل زيادة ثاني أكسيد الكربون أسرع من أي تغير طبيعي مسجل في نواة الجليد، مما أدى إلى تدني الأثر العميق للأنشطة البشرية على نظام المناخ في الكوكب.

آثار كوكب الحرب

وقد أدى تعزيز أثر الدفيئة بالفعل إلى حدوث تغييرات كبيرة وواسعة النطاق في جميع أنحاء العالم، وهذه الآثار مترابطة، وكثيرا ما تضاعف بعضها بعضا، مما يؤثر على النظم البيئية والاقتصادية والاجتماعية.

المواقف العالمية الناشئة

وقد زاد متوسط درجة الحرارة السطحية العالمية بنحو ١,٢ درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الصناعة، وهو ارتفاع يبدو صغيرا، ومع ذلك، يترجم إلى زيادة كبيرة في المحتوى الحراري للأرض، ويزيد هذا الاحترار من الموجات الحرارية، التي أصبحت أكثر تواترا، وتطول، وتشتد، وتكسر سجلات درجات الحرارة في جميع أنحاء العالم، وتشكل هذه الأحداث الشديدة تهديدات مباشرة لصحة الإنسان، مما يتسبب في حدوث توتر حراري، وإجهاد القلبي، وتهدد البنية التحتية.

مستويات الجليد والارتفاع في البحر

وتفقد صحف الجليد القطبية في غرينلاند وأنتاركتيكا الكتلة بمعدلات متسارعة، وتسهم في ارتفاع مستويات سطح البحر، وتتراجع أحواض الجبال في جميع أنحاء العالم، وتعرض إمدادات المياه العذبة للخطر بالنسبة لمليارات الناس الذين يعتمدون على المياه الجليدية، وبالإضافة إلى ذلك، فإن مياه المحيطات تتسع مع ما تدفئه من عمليات توسّع حراري، وقد أدى معاً إلى ارتفاع في المياه العذبة والتوسع في المياه الحرارية إلى ارتفاع في مستويات حرارة في المياه البحرية العالمية بمقدار نحو 21 سنتيمتر

التصحيح المحيطي

فالمحيطات تستوعب نحو 30 في المائة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ، وعندما تحل ثاني أكسيد الكربون في مياه البحر، فإنها تشكل حمض الكربون، مما يقلل من عملية الهيدروجين في المحيطات التي تسمى تحمض المحيطات، ومنذ الثورة الصناعية، زادت حمض المحيطات بنسبة 30 في المائة، مما يعرض الحياة البحرية للخطر، ولا سيما حساب الكائنات الحية مثل المرجان، والشعارات، وبعض أنواع النباتات التي تعتمد على كربونات الكالسيوم في بناء قذائف.

Disruption of Ecosystems and Biodiversity

ومع تحول المناطق المناخية بسبب الاحترار، فإن العديد من الأنواع البرية والبحرية تهاجر نحو القطبين أو إلى ارتفاع مستويات البحث عن موائل مناسبة، غير أن العديد من الأنواع لا يمكنها التكيف أو الانتقال بسرعة كافية، مما يؤدي إلى انخفاض السكان وانقراضات، كما أن المحيطات المشتعلة تساهم في توسيع " المناطق الميتة " التي تكون فيها مستويات الأوكسجين منخفضة للغاية لدعم معظم الحياة البحرية، مما يزيد من تفاقمها من جراء تغيرات في درجات الحرارة الناجمة عن الزراعة.

الآثار على الزراعة والأمن الغذائي

ويؤثر تغير المناخ على الزراعة من خلال أنماط التهطال المتغيرة، وزيادة تواتر حالات الجفاف، والإجهاد الحراري، التي تقلل جميعها من غلات المحاصيل بالنسبة إلى المواد الأساسية مثل القمح والأرز والذرة، وتزيد الظروف المحاربة من انتشار الأعشاب الضارة والآفات والأمراض النباتية، وتزيد من تهديد إنتاج الأغذية، وفي حين أن بعض المناطق الشمالية قد تستفيد بصورة مؤقتة من موسم النمو الأطول، فإن من المتوقع أن ينخفض إجمالي الإنتاج الغذائي العالمي، ولا سيما في المناطق المدارية والفرعية.

مخاطر الصحة البشرية

وتشمل الآثار الصحية المباشرة لتغير المناخ زيادة الوفيات الناجمة عن الموجات الحرارية والأمراض التنفسية المرتبطة بتردي نوعية الهواء (بسبب التموين وارتفاع مستوى الأوزون البري)، والإصابات الناجمة عن أحداث الطقس المتطرفة مثل الفيضانات والأعاصير، وتشمل الآثار غير المباشرة التحولات في توزيع الأمراض المنقولة بواسطة ناقلات الأمراض مثل الملاريا، وحمى الضنك، وأمراض لايم، حيث تسمح درجات الحرارة الأكثر دفئاً بتشرد الأمراض.

"أصابة التعافي" "التي تعجل بالحرب"

ويمكن أن تزيد آليات التغذية المرتدة الطبيعية العديدة من الاحترار الأولي، مما يجعل التخفيف من آثار تغير المناخ أكثر إلحاحاً وتعقيداً، وتشمل هذه التعليقات ما يلي:

• Ice-albedo feedback:] Ice and snow have high reflectionivity (albedo), bouncing much of the sun’s energy back into space. As warming melts ice, darker surfaces such as ocean water or land are exposed, which absorb more solar energy, causing further warming and accelerated melting.
• Permafrost thaw:] Arctic permafrost contains vast amounts of frozen organic carbon. When thawed, microbes decompose this material, releasing additional CO2 and methane, further intensifying the greenhouse effect.
• Water vapor feedback:] Warmer air holds more water vapor, a potent greenhouse gas, which amplifies warming in a self-reinforcing cycle.
• Forest dieback:] Prolonged droughts and increased wildfires stress and kill forests, reducing their ability to absorb CO2 and releasing stored carbon back into the atmosphere.

وقد لوحظت هذه التعليقات بالفعل في مناطق كثيرة، وفي حين أن أثرها الكامل في المستقبل غير مؤكد، فإنها تمثل خطرا محتملا " نقطة عبور " إذا تجاوز الاحترار العالمي 1.5 إلى 2 درجة مئوية، مما قد تصبح التغييرات بعدها سريعة ولا رجعة فيها.

معالجة تأثير غرينهاوس المعزَّز

وتتطلب مكافحة أثر الدفيئة المعزز اتخاذ إجراءات منسقة على المستويات التكنولوجية والاقتصادية والسياسية والفردية، ومن الضروري أن تخفض الانبعاثات وتكيف مع التغيرات الجارية.

تخفيض الانبعاثات في المصدر

وتتمثل الطريقة الأكثر مباشرة للتخفيف من تغير المناخ في الحد من انبعاثات غازات الدفيئة، ويشمل ذلك الانتقال من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية والريحية (على الشاطئ والخارجية)، والطاقة الكهرمائية، والطاقة الحرارية الأرضية لتوليد الكهرباء والتدفئة والنقل، وتحسين كفاءة الطاقة من خلال تحسين تركيب شبكات البناء، والإضاءة بالأشعة المميتة، والأجهزة الفعالة، والسيارات الكهربائية، مما يقلل من الطلب العام على الطاقة، مما يجعل عملية الانتقال أكثر تكلفة وسرعة.

إزالة الكربون وتخزينه

وحتى مع خفض الانبعاثات العدواني، سيظل بعض ثاني أكسيد الكربون التاريخي في الغلاف الجوي، مما يتطلب استراتيجيات لإزالة الكربون، وتشمل الحلول الطبيعية إعادة التحريج والتحريج، التي تنطوي على زرع أشجار تستوعب ثاني أكسيد الكربون أثناء النمو، كما أن إعادة النظم الإيكولوجية مثل أراضي البساتين وأشجار المانغروف تحجز الكربون في الوقت الذي توفر فيه المنافع المشتركة للتنوع البيولوجي وحماية السواحل.

وتتطور النُهج التكنولوجية في مجال إزالة الكربون ولكنها حالياً باهظة التكلفة ومحدودة الحجم، وتشمل هذه النهج عمليات التقاط الهواء المباشر التي تستخدم العمليات الكيميائية لاستخراج ثاني أكسيد الكربون مباشرة من الهواء، والطاقة الأحيائية مع احتجاز الكربون وتخزينه، التي تجمع بين إنتاج الطاقة في الكتلة الأحيائية وبين احتجاز ثاني أكسيد الكربون وتخزينه تحت الأرض، ويمكن أن يساعد توسيع نطاق هذه التكنولوجيات على تحقيق انبعاثات "نيت-زيلو " بحلول منتصف القرن، ولكن يجب أن تكمل الانبعاثات لا تحل محلها.

السياسات والاتفاقات الدولية

والتعاون العالمي أمر حاسم للتصدي بفعالية لتغير المناخ، ويمثل اتفاق باريس (2015) اتفاقا دوليا بارزا التزمت فيه نحو 200 دولة بالحد من الاحترار العالمي إلى أقل بكثير من 2 درجة مئوية من المستويات الصناعية السابقة، مواصلتها بذل الجهود لإبقاءه على 1.5 درجة مئوية. وتقدم البلدان مساهمات محددة وطنيا تحدد أهداف خفض الانبعاثات التي يجري استعراضها دوريا.

وتشمل السياسات التكميلية آليات تسعير الكربون مثل الضرائب الكربونية ونظم الحد الأقصى والتجارة التي تحفز على خفض الانبعاثات عن طريق تخصيص تكلفة لانبعاثات غازات الدفيئة، كما أن الاستثمار في بحوث الطاقة النظيفة والهياكل الأساسية وتدابير التكيف أمر حيوي، ويجب أن تدمج سياسات المناخ الفعالة اعتبارات الإنصاف الاجتماعي لضمان الانتقال العادل لجميع المجتمعات، ولا سيما الفئات الضعيفة من السكان.

الإجراءات الفردية والمجتمعية

ويمكن للأفراد أن يسهموا في الحد من استخدام الطاقة، واعتماد أساليب نقل مستدامة (السير، والدوران، والعبور العام، والمركبات الكهربائية)، وتقليل النفايات إلى أدنى حد، ودعم مبادرات الطاقة المتجددة، والدعوة إلى وضع سياسات ملائمة للمناخ، كما أن الجهود المبذولة على مستوى المجتمعات المحلية، مثل مشاريع الطاقة المتجددة المحلية، والخضرنة الحضرية، والزراعة المستدامة، تؤدي أيضاً أدواراً هامة في بناء القدرة على التكيف والحد من الانبعاثات.

Looking Ahead: The Urgency of Climate Action

إن فهم أثر الدفيئة وشكله المعزز أساسي لفهم التحديات التي يشكلها تغير المناخ، فالتوافق العلمي واضح: فالإجراء الفوري والمستدام لخفض انبعاثات غازات الدفيئة أمر أساسي لتجنب أشد آثار الاحترار العالمي، وفي حين أن درجة من الاحترار قد أغلقت بالفعل بسبب الانبعاثات السابقة، فإن الخيارات التي اتخذت اليوم ستحدد مدى وشدة الآثار المستقبلية.

وبإدماج الطاقة النظيفة، وحماية النظم الإيكولوجية الطبيعية واستعادةها، والنهوض بتكنولوجيات إزالة الكربون، وتعزيز التعاون الدولي، يمكن للبشرية أن تعمل على تهيئة مناخ مستقر يدعم النظم الإيكولوجية والاقتصادات والمجتمعات المحلية في جميع أنحاء العالم، ونافذة العمل الفعال محدودة، ولكن مع زيادة الوعي والالتزام، يظل المستقبل المستدام في متناول اليد.