19 تشرين الثاني/نوفمبر 2009

فهم المحيطات

المحيطات تقوم بدور حيوي في مناخ الأرض

يعمل العلماء على فهم الدور الذي تؤديه المحيطات في مناخ الأرض.

واشنطن،- تتعرض المحيطات لتغيرات كثيرة بسبب التلوث وانبعاث غازات الاحتباس الحراري وعمليات الصيد التجارية- بعد أن كان المعتقد أن تلك المساحات الشاسعة من المياه غير قابلة للنفاد مهما كانت الأنشطة البشرية- ويعمل العلماء  من أجل فهم المزيد عن الدور المتكامل للمحيطات في مناخ الأرض.

جيشوا ويليس، العالم المتخصص في شؤون المحيطات، يعمل في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا لأبحاث الفضاء  بولاية كاليفورنيا، وهو يقول إن هناك أدلة على ثلاث ظواهر "يصعب رفضها." فكمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تتزايد. ومتوسط درجات الحرارة يرتفع في الهواء بالجزء الأسفل من الغلاف الجوي (القريب من سطح الأرض) وعلى سطح المحيط. ومستوى سطح البحر يرتفع بمعل أسرع من أي وقت مضى منذ نهاية العصر الجليدي.

والتغيرات السريعة في التركيبة الكيميائية لمياه البحار تؤثر بصورة سلبية على النظام البيئي والكائنات الحية في المحيطات، التي كانت منهكة أصلا من الاستنزاف بعمليات الصيد الزائدة عن الحد، حسبما يقول ويليس.

انظر: مقالا منشورا باللغة الإنجليزية حول زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في المحيطات على موقع أميركا دوت غوف.

ويتساءل ويليس "إلى أي حد سينعكس ذلك على تغير المناخ في المستقبل؟ هذا موضوع لا نعرف الكثير عنه حقيقة."

حزام تيار المحيطات الكبير:

تتصل المحيطات الخمسة في الكرة الأرضية فيما بينها لتكوّن ما يعرف باسم المحيط العالمي. وتدور المياه في المحيطات كلها على امتداد حزام تيار المحيطات الكبير، حيث تتدفق مياه السطح الدافئة من خط الاستواء إلى القطبين ثم إلى خط الاستواء مرة أخرى في حركة دائرية. ويسمي العلماء هذه الدورة "التقلب " أو الدورة الحرارية الملحية" نظرا لأن درجة حرارة المياه ودرجة ملوحتها هي التي تؤثر في دفع وتوجيه تلك الدورة.

وتنقسم المياه إلى طبقات متتالية بناء على كثافتها، ونادرا ما تمتزج تلك الطبقات. فالمياه الدافئة تطفو على السطح بينما تستقر المياه المالحة عند القاع. وتتدفق المياه الدافئة على السطح بينما تتدفق المياه الباردة إلى أسفل، وحتى في المناطق الاستوائية الاستوائية، تكون مياه الأعماق شديدة البرودة بالفعل. ونظرا لأن المياه الدافئة تتمدد فإن مستوى سطح البحار سيرتفع كلما ازدادت المحيطات دفئا.

وفي شمال المحيط الأطلسي تُبقي دورات التقلب الحرارة داخل الغلاف الجوي أعلى مما تكون عليه في أوقات أخرى. ومياه السطح المدفوعة بالدورة الحرارية الملحية، تنقل الحرارة من المنطقة الاستوائية إلى القطبين.

وفيما ترتفع حرارة الكرة الأرضية، يصبح ذوبان جبال الجليد بالقطب الشمالي محتملا بمعدل أسرع، وبالتالي تضخ كميات كبيرة من المياه في المحيطات، مما يوقف أو ربما حتى يعكس دورة التقلب. وهناك أدلة على أن ذلك حدث بالفعل منذ آلاف السنين، وسبّب نهاية العصر الجليدي. ويتفق الكثير من العلماء على أنه من غير المرجح حدوث ذلك الآن.

تتكهن معظم نماذج توقع تطورات المناخ بأن دورة التقلب ستتباطأ، كما قال ويليس، ولكن العلماء غيرمتأكدين من معدل التباطؤ وسرعة حدوثه. وسيتأثر المناخ في أوروبا بتباطؤ دورة التقلب في شمال المحيط الأطلسي. وسوف يستمر تزايد متوسط درجات الحرارة في أوروبا، ولكن الارتفاع سيكون بمعدل أبطأ فيما تتباطأ الدورة.

حوض للكربون والحرارة:

تمتص المحيطات ما يتراوح بين 70 إلى 80% من الحرارة التي تضاف إلى الغلاف الجوي. ولو لم تكن المحيطات موجودة لحدثت ظاهرة تزايد الحرارة في العالم بمعدل أسرع – فزيادة درجة حرارة الغلاف الجوي التي تستغرق عادة مئات السنين قد تحدث خلال بضعة عقود.

والمحيطات تمتص أيضا ثاني أكسيد الكربون، الذي يتدفق من الغلاف الجوي إلى المحيط، ليذوب في مياهه ويكوّن الكربونات، مثل الفقاعات الصغيرة في المياه الغازية.

ومادة الكربونات عبارة عن حمض. والمشروبات الغازية يمكن أن تكون حمضية بمقدار 10 آلاف مرة أكثر من اللبن. والبشر يستطيعون التكيف مع الاثنين، ولكن المحيط لا يستطيع التكيف بالمعدل نفسه.

وخلال الـ200 سنة الأخيرة، أصبحت المحيطات أكثر حمضية بنسبة تصل إلى 30%، طبقا لما جاء في التقرير الرابع عن تغيرات المناخ الذي أصدرته اللجنة الحكومية العالمية في العام 2007.  ويرجع ذلك بدرجة كبيرة إلى تزايد انبعاث ثاني أكسيد الكربون الذي يبثّه بنو البشر في الغلاف الجوي.

وقبل خمسين عاما كان العلماء يعتبرون فكرة أن البشر قادرون على تغيير التركيب الكيميائي للمحيط فكرة عبثية سخيفة ولكنهم الآن يدركون عكس ذلك.

وارتفاع نسبة حموضة المحيط تجعله أقل قدرة على أن يكون بيئة صالحة لحياة الكائنات الحية. فالحموضة تسبب تآكل الصدفة الخارجية والهيكل العظمي لكثير من الكائنات البحرية وتدمر الشعب المرجانية. ومع ذلك فإن الآثار المترتبة على حموضة مياه المحيط ما زالت غير معلومة بالكامل. ويعمل العلماء من أجل التوصل إلى فهم تأثير تغير نسبة الحموضة على النظم البيئية للكائنات الحية.

انظر: مقالا باللعة الإنجليزية عن خطر الحموضة على المحيطات كمصدر للبروتين على موقع أميركا دوت غوف.

دورات رد الفعل:

قال ويليس إن "حرارة سطح البحر لها أثر كبير على المناخ المحلي. فالمياه الدافئة تتبخر في الغلاف الجوي ثم تتساقط على الأرض على شكل أمطار. وتحدث دورات حرارة سطح المحيط على المستوى الإقليمي على فترات منفصلة وعلى سبيل المثال، خلال دورة التذبذب الجنوبي بالمحيط الهادئ، وهو نمط استمر طويلا لتنوع المناخ- أصبح سطح المياه في كاليفورنيا أبرد بقليل من المعتاد، مما سبب تناقص الأمطار في كاليفورنيا.

وفيما يسميه العلماء دورة رد الفعل الإيجابية، يمكن للمحيط أن يضخم تغيرات المناخ. فالأنشطة البشرية ينتج عنها انبعاث الغازات المسببة للاحتباس الحراري، فتنحبس الحرارة ويزداد دفء الغلاف الجوي. وكلما ارتفعت درجات الحرارة يزداد تبخر مياه المحيط. وزيادة دفء الغلاف الجوي تؤدي إلى احتجاز كمية أكبر من المياه، ونظرا لأن بخار الماء يعتبرعاملا فعالا ضمن الغازات المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري ، فإن درجة حرارة الغلاف الجوي تزداد ارتفاعا.

ومن الناحية النظرية، فإن زيادة حرارة الكرة الأرضية يمكن أن تعجل بدورة رد الفعل هذه، ولكن الأدلة على ذلك ما زالت قليلة حتى الآن. وتبين المعلومات الواردة من الأقمار الصناعية أن الدفء يزيد البخر وما يرتفع في الغلاف الجوي من المياه. ولكن العلماء لا يستطيعون القطع بأن سقوط الأمطار يزداد أيضا في هذه الحالة لأنه من الصعب قياس ما يسقط من أمطار في العالم كله. حسبما قال ويليس.

ثم خلص ويليس، العالم المتخصص في شؤون المحيطات، إلى القول: "إن ما نستطيع قوله بالتأكيد هو أن درجة حرارة المحيطات تزداد، وأن مستوى سطح البحار يرتفع، وأن ارتفاع درجة الحرارة على كوكب الأرض سيستمر لعقود كثيرة قادمة."