| تفاصيل الخبر |
التغييرات المناخية والتقلبات المناخية
2022-07-24
بقلم : الدكتور المهندس رسول مجبل خلف
قسم هندسة الموارد المائية- كلية الهندسة – الجامعة المستنصرية
المناخ هو مصطلح يطلق في العادة على معدل حالة نظام الغلاف الجوي في مكان ما خلال فترة طويلة من الزمن تقدر بعدة عقود من السنين، وعادة تحدد بنحو 30 سنة، ولا تقل عن خمس سنوات، وتعد حالات المناخ معدلا لحالات الطقس أو محصلة أو تراكما لها، مع الأخذ بالاعتبار الحالات المتطرفة والشاذة التي قد تتكرر عشوائيا كل بضعة سنين بسبب تغيرات ديناميكية تحدث في الغلاف الجوي.
الفرق بين الطقس والمناخ واضح، ومع ذلك فالكثير من الأفراد ووسائل الإعلام تخلط ما بين الطقس والمناخ بينهما وتستخدمها بشكل متبادل مكان بعضها البعض دون تفريق. ولكي نجعل الفرق بينهما واضحا وبسيطا نذكر المقولة التالية:" إذا كنت لا تحب الطقس في المكان الذي تذهب إليه أو تتواجد فيه، فانتظر عدة ساعات أو أيام فمن المحتمل أن يتغير الطقس، لكن إن كنت لا تحب مناخ المكان الذي تعيش فيه ولا تتلاءم معه، فما عليك إلا الرحيل".
يوضح هذا القول ببساطة إن حالات الطقس حالات آنية مؤقتة للغلاف الجوي، تبين ما يجري فيه في مكان ما محدود المساحة خلال وقت معين، قد تتغير من ساعة إلى ساعة ومن يوم إلى يوم، ومن شهر إلى شهر ومن فصل إلى فصل. بينما بالمقابل فإن حالات المناخ تشكل سمة للمكان الذي تحدث فيه، فهي ثابتة وراسخة تسود على مناطق وأقاليم شاسعة المساحة، ويتوقع أن تحدث وتتكرر دائما في كل شهر أو فصل وسنة خلال السنوات المتعاقبة استنادا للتوقعات الإحصائية والمعدلات المحسوبة لعشرات من السنين، وبخاصة معدل فترة 30 سنة التي تعرف بالمعدل المناخي.
وفي حال عدم توفر مدة زمنية كافية، كما هو الحال في المحطات المناخية الجديدة، يمكن الاعتماد على فترة لا تقل عن خمس سنوات كمؤشر أولي على طبيعة المناخ. واستنادا لما تقدم يجب التعامل مع حالات المناخ على إنها حالات شمولية للغلاف الجوي تجري على مقياس واسع زمانا ومكانا، بينما تمثل حالات الطقس حالات تفصيلية لحالات الغلاف الجوي تجري على مقياس صغير زمانا ومكانا خلال حالات المناخClimatic Normal.
للمناخ من عناصر تصنف عادة إلى ثلاثة أصناف رئيسة وهي: عناصر والمناخ المقاسة عناصر كدرجة حرارة الغلاف الجوي، الضغط الجوي، وحجم الغلاف الجوي أو كثافته، بالإضافة إلى ما يتبعها أو يتفرع عنها من عناصر أخرى أما عناصر المناخ المشتقة فهي لا تقاس مباشرة، وإنما تشتق أو تحسب بواسطة معادلات مناخية رياضية باستخدام عناصر الطقس والمناخ المقاسة. وعادة ما تستخدم العناصر المشتقة في دراسات وأبحاث الطقس والمناخ التطبيقية، وهي عديدة منها التبخر-نتح Evapotranspiration، ويعد قرينة لشدة التبخر الجوي الكامن، ويستخدم لبيان مقادير الحاجة المائية للمحاصيل والنباتات تحت شروط طقس ومناخ معينة. وعلى الرغم من وجود أجهزة لقياسه مباشرة، لكنها باهظة الثمن والتكلفة وغير متوفرة إلا في بعض المؤسسات العلمية البحثية، ولذلك يعمد إلى حسابها من معادلات رياضية مناخية باستخدام قياسات لعناصر الطقس والمناخ مثل التشمس ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية وسرعة الرياح وغيرها من العناصر. ومنها دلائل الجفاف Aridity Indices التي تستخدم عادة في التصنيف المناخي لتحديد الأقاليم الجافة عن غيرها من الأقاليم المناخية. أما النوع الثالث من عناصر المناخ فهو عناصر الطقس والمناخ البديلة Proxy Elements فهي ليست عناصر مقاسة ولا مشتقة ة، لكنها شواهد ودلائل بديلة تنوب عن العناصر المقاسة، يستدل بوساطتها عن حالات المناخ التي كانت سائدة في الماضي البعيد قبل مئات وآلاف السنين، من خلال ما كان يجري من نشاطات إنسانية وبيئية مختلفة، ولذلك من الممكن تسميتها بالعناصر الاستدلالية Evidence Elements وتتمثل العناصر البديلة بالمعالم الأثرية بما تحتويه من بقايا قصور ومباني ومعابد وما تحتويه من نقوش ورسوم على جدران - ورسوم وكتابات وقصائد شعرية قديمة وأواني فخارية ورقم تاريخية وأحفوريات (مستحاثات جيولوجية Fossils) المتكونة من بقايا الكائنات العضوية النباتية والحيوانية المتحجرة المحفوظة خلال طبقات الصخور، أو بقاياها المحفوظة خلال الطبقات الجليدية القطبية وطمي البحيرات والأنهار الكبرى وبتغير مستويات البحار والأنهار والبحيرات.
هناك عدة عوامل تؤثر بشكل مباشر وغير مباشر في حالات الطقس والمناخ، ومن هذه العوامل ما يكون تأثيرها على مقياس صغير محلي ومؤقت تؤثر بحالات الطقس وتعرف بمعدلات الطقس Weather Modifications أو ضوابط الطقس Weather Controls، ومنها ما يكون تأثيرها على مقياس شاسع أو عالمي ودائم تؤثر بحالات المناخ وتتحكم فيها، وتعرف بعوامل المناخ Climate Factors أو ضوابط المناخ Climate Controls منها الإشعاع الشمسي الوارد إلى سطح الأرض والذي يتأثر كثيرا بميلان محور الأرض مع مستوى مدارها حول الشمس بزاوية تقدر ما بين ′27 °23 و′45 °23 بحيث تسقط الأشعة الشمس عمودية أو شبه عمودية، فيصل أكبر قدر من الاشعاع الشمسي لها في حين يصل العروض العليا والقطبية، حيث تسقط الأشعة الشمسية مائلة دائما، أقل قدرا من الاشعاع ويقدر ما يصل العروض العليا والقطبية من الاشعاع بنسبة يقل عن 20 % عما يصل منه إلى العروض الاستوائية والمدارية. وبسبب هذا التباين في كمية التشمس الواصلة إلى سطح الأرض تتباين قيم الضغط الجوي، وتتولد الرياح العالمية والإقليمية هابة عبر العروض الجغرافية، ومن مكان الى آخر على سطح الأرض، وتتولد التيارات المائية عبر البحار والمحيطات. كما تلعب طبيعة السطوح وألوانها دورا هاما في تحديد مقادير التشمس الصافية الواصلة الى سطح الأرض وتباينها من مكان إلى آخر. إذ تتمتع السطوح البيضاء وفاتحة اللون، مثل الثلج والرمل البيض والصخور الكلسية البيضاء، بمعامل انعكاسية للأشعة الشمسية (ألبيدو) كبير وبالتالي تمتص مقادير قليلة من التشمس. بينما يكون ألبيدو السطوح السوداء وداكنة اللون مثل الصخور البازلتية والغابات الدائمة قليل، فتمتص كميات أكبر من التشمس. ان القرب من المسطحات المائية، والقارية Continentality التي يقصد بها الموقع في قلب القارات بعيدا عن المسطحات المائية، من العوامل المؤثرة على المناخ فكلما كان الموقع قاريا كلما قلت تأثيرات البحار والمحيطات في مناخه أو ربما انعدمت، إذ تتعدل خصائص الرياح والتيارات الهوائية الهابة من فوقها إلى اليابسة تدريجيا مع ازدياد البعد عنها، وقد تفقد خصائصها الأساسية كليا وتصبح مشابهة للهواء المحلي في المواقع التي تصل إليها. المرتفعات الجبلية والأراضي المتصحرة تلعب دورا أساسيا في التأثير في المناخ لنفس الأسباب التي ذكرت آنفا.
لكن يبدو ان جميع العوامل والأسباب التي ذكرت، هي خارج قدرة وسيطرة الانسان على احداث تغيير فيها إلا عامل تلوث الهواء في المدن الكبرى فمن المعلوم أنه يوجد في الغلاف الجوي غازات، مثل بخار الماء H2O وثاني أكسيد الكربون CO2 والميثان CH4 وأكسيد النتروز N2O ومركبات كلوروفلوروكاربون CFCS أو كلوروفلوروميثان CFMS بالإضافة إلى الجسيمات Aerosols وذرات الغبار الدقيقة، تمتص بعضا من الأشعة الأرضية لتعود وتشعها لسطح الأرض فتزيد حرارتها. وتعرف هذه الغازات والمركبات بغازات البيوت الخضراء Greenhouse gases أو غازات الاحتباس الحراري. وعندما تزداد مقاديرها في الغلاف الجوي بسبب النشاطات البشرية المختلفة عن مستوياتها العادية، كما هو الحال في هواء المدن، يزداد فعلها الحراري المدفئ لسطح الأرض، مؤدية إلى ما يعرف بالاحتباس الحراري Heat trapping ولذلك تتعدل خصائص المناخ الحرارية والرطوبية والهطولية في المدن وتبدو متباينة نسبيا عما حولها من المناطق مشكلة ما يعرف بالجزر الحرارية Heat islands.
يعتقد العديد من علماء المناخ أن ظاهرة الاحتباس الحراري ستتجاوز حدود المدن وستكون عامة وشاملة لمناخ الأرض كله وستؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بضع درجات مئوية في القريب العاجل، محدثة تغيرات مناخية إقليمية وعالمية دائمة متمثلة بتغيرات في الأنماط الحرارية والهطولية محدثة ما يسمى بالتقلب المناخي Climate fluctuation أو التغير المناخيClimate change.
يعرف التقلب المناخي بأنه: انخفاض أو ارتفاع قيم عناصر الحالات المناخية عن معدلها خلال فترات زمنية مكونة من عدة سنوات متتالية، قد تستغرق حوالي عقد (عشر سنوات) من الزمن أو نحوه أو أكثر من ذلك، تنتهي بعودة المناخ إلى حالته العادية. وبناء على ذلك يمكن تقسيم حالات التقلب المناخي إلى حالتين احداهما حالات تقلب مناخي موجبة ذات قيم اعلى من المعدل والأخرى حالات تقلب مناخي سالبة تكون خلالها قيم العناصر والحالات المناخية تحت المعدل.
ومثالا على هذه التقلبات حالات المحل التي عصفت بإقليم السهل السوداني الإفريقي خلال الستينات والسبعينات والثمانينات من القرن الماضي) القرن العشرين (مؤدية الى تصحر الأراضي الرعوية الزراعية، لكنها توقفت في أواخر الثمانينات وتمكنت بعض الأراضي من استعادة إنتاجيتها من جديد. ومن الأمثلة عليها أيضا تكرر عواصف الهوريكان العاتية المدمرة في المحيط الأطلسي خلال فترة رجوع تقدر بعدة عقود من الزمن، فقد بينت البيانات المناخية أن عواصف الهوريكان كانت كثيرة التكرار1944-1967 ثم قلت خلال الفترة 1968-1991عادت أكثر تكرارا ونشاطا –للفترة 1995-2000. ومن الأمثلة الجيدة على هذه التقلبات المناخية أيضا، جريان نهر كولورادو في أميركا، فخلال فترة 20 سنة أي ما بين 1900-1920 كان تصريف النهر غزيرا لكنه انخفض بحدة خلال فترة الأربعين سنة التالية، بين 1920-1960.
أن أسباب التباين والتذبذب المناخي يحدث عن عمليات داخلية تجري بين مكونات نظام الكرة الأرضية تؤثر فيها وتتأثر بها، وتسبب تطرفات وشذوذات تحدث على مقياس واسع في حركة الجو العامة بين سنة وأخرى أو عدة سنين متتالية تؤدي هذه الشذوذات الى عرقلة عملية النقل الحراري والرطوبة عبر العروض الجغرافية أو تسرعها، ذلك مما يؤدي الى ظهور تباينات وتذبذبات مناخية عالمية.
ترجع الكثير من الدراسات حدوث الشذوذات في دورة الرياح العامة الى تغيرات في تركيب الغلاف الجوي وتلوثه وتزايد حمولته من الغبار والجسيمات الناجمة عن النشاطات الطبيعية والإنسانية، أو بسبب التصحر الذي يؤدي الى تغير طبيعة سطح الأرض بسبب النشاطات الزراعية المنهكة والرعي والتحطيب الجائرة وازدياد المساحات العمرانية. مع ذلك يرى علماء المناخ والأرصاد الجوية المعاصرون التقلبات المناخية ليست أكثر من تباينات عادية تجري خلال الحالات المناخية وتقع ضمن التوقعات الإحصائية المناخية العادية.
أما التغير المناخي Climate change فيعرف بأنه "تبدل راسخ في نظام مناخ الأرض يجري وفقا لمقاييس طويلة الأمد من الزمن، يحصل خلال قرون أو حتى آلاف من السنين، حصل في الماضي ولكنه من المحتمل أن يحدث في المستقبل. ومثالا على هذه لتغيرات المناخية العصور الجليدية المتعاقبة خلال الفترة بين 10000-75000 قبل الآن، التي كانت تحدث خلال فترات زمنية تدوم كل منها نحو 60000 سنة- 100000 سنة (تتخللها فترات دافئة، فترات ما بين الجليديات، دامت كل منها نحو1400 سنة).
قد دلت بعض الدراسات أن مناخ الأرض ظل خلال الألفين السنة أو أكثر الماضية مستقرا لم يتغير، و مع ذلك يتوقع بعض الباحثين حدوث تغير مناخي مفاجئ في غضون عدة عقود قادمة وبعضهم يؤكد أن الأرض تدخل حاليا في بدايات تحول مناخي. يحدث التغير المناخي بسبب عوامل وعمليات خارجية تؤثر في نظام الكرة الأرضية ولا تتأثر به. وتتمثل هذه العمليات في تغيرات فلكية بطيئة مستمرة في مدار الأرض حول نفسها وحول الشمس. ويعتقد وفقا لنظرية أو آلية ميلانكوفتش التي اقترحها العالم ميلوتن ميلانكوفتش Milutin Milankovitch عام 1138 م، وجود ثلاث دورات فلكية منتظمة تجري متزامنة مع بعضها البعض باستمرار، وبسببها يجري ما يلي:
1- تغير زاوية ميلان محور الأرض عن الوضع العمودي Obliquity من 22,1 °– 24,5°خلال فترة تقدر بنحو 40000 سنة أي 47" كل 100 سنة، وتساوي في الوقت الحاضر ما بين 23,27 ° الى 23,45 ° كما في الشكل رقم (1).
شكل (1) تغير مقدار زاوية ميلان محور الأرضObliquity من 23,1 الى 24,5 درجة خلال مدة 40000 سنة. المصدر: eoearth.org، بتصرف
2- تقدم الاعتدالان أو تقدم مدار الأرض 365 درجة بسبب دوران محاور الأرض المخروطيةPrecession دورة كاملة خلال 21000 الى 27000 سنة، فيتغير أثنائها اتجاهه مبين في الشكل رقم (2).
شكل (2) تبدل زاوية ميلان محور الأرض وانعكاسها خلال مدة 21000 سنة الى 27000 سنة
وبسبب ذلك يتغير وقت الفصول تدريجيا، فيتقدم وقت الاعتدالين الربيعي والخريفي، كما يتغير موقع الحضيض Perihelion وموقع الأوج Aphelion في مدار الأرض حول الشمس. وتدل الحسابات أن وقت الفصول يتأخر عن موعده يوما واحدا كل 70 سنة، ويعتقد أنه مع مرور الزمن سينتقل اتجاه محور الأرض من النجم القطبي الى نجم فيجاVega، وينتقل وقت الحضيض من 5 كانون الثاني الى 5 تموز خلال حوالي 10500 أو 13500 سنة، وبذلك سيحل الصيف في النصف الشمالي للكرة الأرضية في شهر كانون الأول وفصل الشتاء في شهر حزيران. لا شك أن لمثل هذه التغيرات الفلكية القدرة على إحداث تغيرات مناخية راسخة طويلة الأمد تدوم عدة آلاف من السنين.
تعتقد بعض الدراسات مؤخرا أن الاحتباس الحراري الحاصل هو بسبب تزايد النشاط الإنساني، أي زيادة كل من غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 والميثانCH4 وأكسيد النتروز N2O ومركبات كلوروفلوروكاربونCFCS أو كلوروفلوروميثانCFMS وذرات الغبار الدقيقة والجسيمات Aerosols في الغلاف الجوي، ستساهم في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي بين° 1,5 الى 5,8° وارتفاع مستوى سطح البحر بين0.09 م الى 0,88 م بحلول عام 2100 م، مؤدية الى بداية حدوث تغير مناخي عميق ، Deep climate change لا عودة فيه. لكن يظل هذا الأمر موضع شك وجدل كبير بين العلماء لا سيما أن العديد منهم يرى أن سطح الارض مقبل على انخفاض شديد في درجة الحرارة، ومن المناسب أن تدرج تأثيرات التلوث الهوائي ضمن التباينات والتقلبات المناخية وعلى نطاق ضيق جدا. وكما ترى بعض الدراسات في اكتساح العمران الأراضي الزراعية والغابية وقيام المدن الكبرى بدلا عنها شكلا من أشكال التغير المناخي بسبب تغير طبيعة سطح الأرض وبالتالي تغير التوازن الحراري والرطوبة في المواقع العمرانية.
يتبين جلياً ان هناك فرقاً واضحاً بين التغير المناخي والتقلب المناخي ومن المثير حقا أن كثير من الناس ووسائل الإعلام وحتى بعض المختصين بمجالات أخرى لها علاقة بالمناخ، ما يخلط بين مفهوم التغير المناخي وبين مفهوم التقلب المناخي. وعلينا أن ندرك هنا أنه عندما يجري الحديث عن التغير المناخي فالمقصود هو تبدل كلي في نظام المناخ حدث في الماضي البعيد خلال مقاييس زمنية شاسعة تناهز عشرات القرون أو عدة آلاف من السنين، ويحتاج لمثل هذا الزمن ليحدث من جديد، ولهذا يسمي البعض هذا التغير بالتغير المناخي العميق. وبذلك فمن المستحيل أن تشهد الأجيال الإنسانية خلال حياتها القصيرة أي تغير مناخي، وإنما يستدل على حدوثه بواسطة عناصر المناخ البديلة مثل الأحفوريات (المستحثات) المحفوظة في طبقات الصخور الرسوبية المتشكلة عبر العصور الجيولوجية الموغلة في القدم، وفي ترسبات الطمي في البحيرات، ومن حلقات نمو الأشجار، ومن خلال دراسة الطبقات الجليدية المتراكمة في الأصقاع القطبية وما تحفظه من بقايا حيوانات وعضويات، وما تكشفه الحفريات الآثارية في المواقع والكهوف التي سكنها إنسان ما قبل التاريخ في العصور الحجرية القديمة، ويعتقد بشكل أكيد، كما تبين فيما تقدم، أن حدوثها متعلق بتغيرات فلكية تصيب محور مدار الأرض حول نفسها ومدارها حول الشمس. بينما بالمقابل فإن التقلب المناخي يحدث مرارا وتكرارا خلال فترات زمنية قصيرة تناهز عشرات السنين خلال حياة أي جيل من الأجيال البشرية وبالتالي يمكن أن يشهد الإنسان خلال حياته عدة تقلبات مناخية. ويعتقد بشكل أكيد أن حدوثها مرتبط بشذوذات أو تطرفات تصيب دورة الغلاف الجوي (دورة الرياح العامة)، ومواقع مراكز العمل الجوي من ضغوط جوية مرتفعة وضغوط جوية منخفضة.
