آثار زيادة درجة الحرارة على كوكب الأرض و الإحتباس الحراري

[العازم]

آثار زيادة درجة الحرارة على كوكب الأرض

هل يتغير المناخ العالمي؟ هل يصبح العالم أكثر دفئًا؟

على مدى 425000 عام مضت مرت الأرض بأربعة عصور جليدية فصلت بينها فترات وجيزة من الدفء. نحن الآن نعيش في فترة الدفء. وكان الاتجاه على مدى القرن الماضي بصفة عامة نحو الزيادة في درجة الحرارة على كوكب الأرض. ويتفق خبراء المناخ على أن تلك الزيادة ستستمر خلال بقية القرن الحالي. حسنًا. أين المشكلة في ذلك؟ هل سيضار أحد من زيادة قليل في حرارة الجو؟ في الحقيقة، ربما تكون زيادة درجة حرارة كوكب الأرض شيئًا جيدًا بالنسبة لأولئك الذين يعيشون في المناخ البارد. وفي بعض مناطق العالم، سيؤدي ذلك إلى إطالة موسم الزراعة وبالتالي ستصبح الأرض الزراعية أكثر إنتاجًا.
نعم، ولكن هناك جانب سلبي لزيادة درجة الحرارة على كوكب الأرض. وإليك بعض تلك المشاكل.

ماذا لو تحرينا فترةً أطول من الزمن، الألف العام الماضية، على سبيل المثال؟ يشكل هذا الأمر مشكلة نظرًا لعدم الاحتفاظ بسجلات دقيقة لدرجات الحرارة قبل منتصف القرن التاسع عشر. إلا أنه، تتوفر طرق لتقدير درجة الحرارة باستخدام معلومات أخرى مثل حجم حلقات النمو في الأشجار، وتركيب الجليد المأخوذ من القارة القطبية الجنوبية، وجرينلند. وتدعى السجلات المستخدمة في هذه القياسات غير المباشرة لدرجات الحرارة "البيانات البديلة" تعرف على المزيد حول كيفية تقدير درجات الحرارة باستخدام البيانات البديلة.

لقد ارتفعت درجة الحرارة العالمية على مدى المائة وخمسين عامًا الماضية. تمثل الفترة من عام 1961 إلى عام 1990 نقطة المقارنة لهذا الرسم البياني. ويمثلها الخط الأفقي عند قيمة "الصفر". ويعرض الرسم البياني الانحراف، أو الاختلاف عن هذا المتوسط، لكل عام. ويُعبر عن متوسط درجات الحرارة العالمية لعامٍ ما بنقطة زرقاء أو حمراء. على سبيل المثال، العام 1900 كان أكثر برودة بمقدار 0.2 درجة مئوية مقارنةً بمتوسط الفترة 1961-1990. أما أدفأ عام في هذا السجل، فكان عام 1998، والذي كان أدفأ بمقدار 0.6 درجة مئوية تقريبًا مقارنةً بالمتوسط عن الفترة 1961-1990. أما الخط الأزرق والأحمر الثقيل، فيرسم متوسط درجات الحرارة العالمية لفترة خمس سنوات. على سبيل المثال، كان متوسط درجة الحرارة في الفترة من 1998-2002، والتي كانت نقطتها المركزية في عام 2000، أعلى من متوسط الفترة من 1961-1990 بمقدار 0.4 درجة مئوية. أما الفترة من 1958 إلى 1962، والتي كان مركزها عام 1960، فكانت مساوية للمتوسط تمامًا. الرسم البياني مستمد من بيانات وحدة الأبحاث المناخية في جامعة إيست أنجليا.

يوضح الرسم البياني التالي متوسط درجات الحرارة في نصف الكرة الشمالي على مدار الألفيتين الماضيتين.
ويقابل الجزء الذي على يمين الخط العمودي الأرجواني الفترة الزمنية التي شملها الرسم البياني الأول - 150 عام تقريبًا. وفي سياق الألفي عام الماضية، تبدو زيادة درجات الحرارة في القرن العشرين حادة للغاية. ماذا عن بقية هذه الفترة الزمنية؟ يُشار إلى الفترة التي امتدت لبضع مئات السنوات قبيل القرن 19 باعتبارها العصر الجليدي الصغير في أوروبا. إلا أنه لم يتفق على التواريخ الدقيقة لتلك الفترة. فهناك العديد من الدلائل على شدة برودة الطقس في هذا العصر مقارنة بعصرنا اليوم أو في فترة الدفء التي تتراوح بين عامي 900 إلى 1100 حيث كانت الأنهار الجليدية في ازدياد. وكثيرًا ما كان يتجمد بحر البلطيق ونهر التيمز في لندن أثناء الشتاء. وكانت مواسم الزراعة قصيرة. وكانت الماشية والدواجن تنفق بأعداد كبيرة خلال فصول الشتاء القارص. كما كان المناخ أكثر برودة في الجزء الشمالي الشرقي لأمريكا الشمالية. ولكن، ليس من الواضح ما إذا كانت تلك البرودة عالمية أم كانت مقتصرة على منطقة شمال الأطلسي.

يستند الجزء الأرجواني من الخط إلى القياسات غير المباشرة أو "البيانات البديلة". أما الجزء الأخضر فيمثل القراءات الفعلية المأخوذة بواسطة مقياس الحرارة. الرسم البياني مستمد من البيانات الصادرة عن موبيرج في جريدة الطبيعة، إصدار 433 بتاريخ 10 فبراير 2005.

في القرون التي سبقت العصر الجليدي الصغير مباشرة، قام المستكشفون النرويجيون بمغامرات وصلت إلى أمريكا الشمالية، وقاموا بتأسيس مستعمرات في كل من أيسلندا وجرينلند. ومع غزو المناخ الأكثر برودة تعطلت الرحلات البحرية نتيجة لزيادة الجليد في البحار. وأصبح الاتصال بين الدول الإسكندنافية وتلك المستعمرات محدودًا. وفي نهاية الأمر توقفت الرحلات إلى جرينلند. ونظرًا لافتقارها إلى الإمدادات من أوروبا، ومعاناتها من قِصَر مواسم الزراعة، اختفت مستوطنات جرينلند بحلول أوائل القرن الخامس عشر.
هل من الطبيعي أن يتغير المناخ؟
يبدو أن المناخ يتغير باستمرار. وهل نحن الآن في فترة دفء وجيزة؟ وهل سينعكس ذلك الاتجاه؟ وكيف تبدو الصورة على الأجل البعيد؟
فيما يلي رسم بياني لدرجات الحرارة المقدرة لفترة 425000 عاماً مضت. وقد تم حساب هذا السجل لدرجات الحرارة من تحليل لعينة جليد جوفية من فوستوك؛ وهي عينة يبلغ طولها 3,623 متر مأخوذة من لوح جليدي في قاعدة الأبحاث الروسية في القارة القطبية الجنوبية. لقد بقي الجليد في قاعدة هذا اللوح الجليدي دون تغيير ودون أن يمس لما يقرب من نصف مليون عام. ظهرت خلال تلك الفترة أربعة عصور جليدية.

تغيرات درجات الحرارة العالمية على مدى 425000 عامًا مضت. إلى اليمين، يظهر الزمن الحاضر. ويمثل خط الصفر الأفقي متوسط درجة الحرارة العالمية عن الفترة من 1961-1990. وتبين الأرقام التي إلى اليسار التغيرات مقارنةً بخط الأساس المرجعي بالدرجات المئوية. وتم استخراج تلك البيانات من تحليل عينات الجليد الجوفية المأخوذة من محطة فوستوك في القارة القطبية الجنوبية. تعرف على المزيد حول كيفية تقدير درجات الحرارة باستخدام البيانات البديلة تستند هذه الصورة إلى البيانات المستمدة من الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي

أما اليوم الحالي فيظهر في أقصى يمين المخطط البياني. ما الذي يمكننا رؤيته؟ أولاً وقبل كل شيء، يمكننا ملاحظة قدرًا كبيرًا من التذبذب. فقد مرت فترات كان فيها متوسط درجات الحرارة العالمية أكثر برودة بمقدار 9 درجات مئوية مقارنة بالوقت الحاضر. كما كانت هناك عصور جليدية. وكانت أجزاء كثيرة من القسم الشمالي من العالم مغطاة بألواح سميكة من الجليد، مثل تلك التي نراها اليوم في جرينلند والقارة القطبية الجنوبية. وكانت نهاية آخر عصر جليدي منذ 12000 عام مضت. كما كانت هناك أوقات أكثر دفئًا من اليوم. وبصفة عامة، نحن الآن نعد في فترة دافئة نسبيًا. ما الذي يسبب تلك التغيرات المناخية؟ هناك العديد من العوامل.

ما السبب وراء تغير مناخ الأرض؟ يرتبط مستوى ثاني أكسيد الكربون في الجو ارتباطًا وثيقًاَ بدرجات الحرارة على كوكب الأرض. تركيز ثاني أكسيد الكربون يعتبر ثاني أكسيد الكربون (CO2) من "غازات الاحتباس الحراري". حيث يمتص الطاقة من الشمس ويطلقها مرةً أخرى في الجو. ومن شأن هذا "الاحتباس الحراري" أن يجعل الأرض أكثر دفئًا مما لو لم تحدث تلك العملية. وعلى مدى الفترة الماضية التي بلغ طولها 425000 عام، تراوح تركيز ثاني أكسيد الكربون بين 180 و280 جزء في المليون (ppm). وعندما بلغ التركيز ذروته كان العالم أكثر دفئًا. حيث إن عينات الجليد الجوفية المأخوذة من المنطقة القطبية الجنوبية التي قدمت إلينا الدليل على درجات الحرارة في قديم الزمان، كانت تحتوي أيضًا على فقاعات هواء بالغة الصغر ظلت حبيسة في الثلج المتراكم. وقد حللت تلك الفقاعات، وزودتنا بسجل لتركيز ثاني أكسيد الكربون على مر الزمن. ولوحظ وجود توافق وثيق بين متوسط درجات الحرارة على كوكب الأرض، وتركيز ثاني أكسيد الكربون.

انقر لمشاهدة الرسم المتحرك. الاحتباس الحراري يمتص ثاني أكسيد الكربون (CO2) الطاقة من الشمس ويطلقها مرة أخرى في الغلاف الجوي. هل التغير في تركيز ثاني أكسيد الكربون هو الذي يتسبب في تغيرات درجة الحرارة أم العكس؟ كلاهما. حيث يُعد انخفاض درجة الحرارة سببًا رئيسيًا في نقص ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، نظرًا لأن المحيطات الباردة تكون قادرة على إذابة المزيد من ثاني أكسيد الكربون. وهناك تبادل مستمر لثاني أكسيد الكربون بين الغلاف الجوي والمحيطات. حيث يُذاب الغاز ويُطلّق أيضًا في الغلاف الجوي. ويتحدد التوازن بصورة كبيرة بدرجة الحرارة. ويمكنك أن تلاحظ هذا الأثر بنفسك. افتح زجاجة مياه غازية أو صودا. صب بعضًا منها في كوبين. ضع واحدة في الثلاجة واترك الأخرى في درجة حرارة الغرفة. عُدْ مرة أخرى بعد ساعة واشرب قليلاً من كل كوب. ستجد أن الكوب المحفوظ في الثلاجة احتفظ بكمية أكبر من الفقاعات. وتشكل التذبذبات في مستوى ثاني أكسيد الكربون في الجو جزءًا من دورة الكربون، التي تعد عملية معقدة ينتقل فيها الكربون فيما بين الغلاف الجوي، والكائنات البيولوجية، والقشرة الأرضية، والمحيطات. ولا تبدأ الانخفاضات في تركيز ثاني أكسيد الكربون أبدًا إلا بعد أن تبدأ فترة البرودة. علاوة على ذلك، عندما يوشك العصر الجليدي على الانتهاء، قد تبقى التركيزات منخفضة لبعض الوقت في فترة الدفء. ويعني ذلك أن تغيرات ثاني أكسيد الكربون لا يمكن أن تكون القوة الدافعة البادئة لتلك التحولات الكبرى في المناخ. ولكن ما إن يصبح المناخ باردًا، ينخفض تركيز ثاني أكسيد الكربون مما يزيد من تأثير البرودة. وعندما يصبح المناخ دافئًا، يتم إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، مما يزيد من درجات الحرارة على كوكب الأرض. ويطلق على تلك العملية حلقة تغذية ارتجاعية إيجابية. على مدى 425000 عام مضت تزامنت فترات البرودة مع الأوقات التي كان فيها تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي منخفضًا. وعندما يقل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يقل الاحتباس الحراري ويصبح العالم باردًا. يمثل الخط الأزرق والأحمر التغير في متوسط درجات الحرارة على كوكب الأرض مقارنةً بمتوسط الفترة من 1961-1990. ويبين الخط الأخضر تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. (تأمل بعناية الطرف الأيمن من الرسم البياني). يوضح هذا الرسم البياني أربع حقب كان فيها العالم أكثر برودة مما هو عليه اليوم. ويفصل بينها فترات قصيرة من الدفء، مثل تلك التي نعيشها الآن. تستند هذه الصورة إلى بيانات مستمدة من NOAA. ويبدو أن هناك حلقة تغذية ارتجاعية إيجابية تحدث الآن في المنطقة القطبية الشمالية. ففي أثناء الصيف يذوب الجليد الطافي في المحيط المتجمد الشمالي جزئيًا. وفي كل شتاء يزيد الغطاء الجليدي. وفي السنوات الأخيرة، كان الجليد ينحسر بمقدار أكثر في الصيف ويعوض بنسبة أقل في الشتاء. وتميل تلك العملية إلى تعزيز ذاتها. ويحدث ذلك كما يلي: يعكس الجليد قدرًا كبيرًا من ضوء الشمس. ولكن الماء أقل إعكاسًا بدرجة كبيرة ويمتص قدرًا أكبر من طاقة الشمس. وكلما زادت كمية المياه المفتوحة، زادت كمية طاقة الشمس الممتصة. ومن ثم تزيد درجة حرارة الماء. مما يؤدي إلى مزيد من الذوبان، الذي يؤدي بدوره إلى زيادة كمية المياه المفتوحة، وهكذا... مزيد من الإيضاحات بشأن تغير المناخ يوجد توافق وثيق بين متوسط درجات الحرارة على كوكب الأرض، وتركيز ثاني أكسيد الكربون. ولكن ذلك لا يكشف لنا العامل البادئ للتغيرات المناخية التي نشهدها. وربما يتعلق تفسير ذلك بحركة الأرض والشمس.

نُشرت الصورة بإذن من NOAA. ما هو "الاحتباس الحراري"؟ يسمح البيت الزجاجي بمرور ضوء الشمس خلال سقفه وحوائطه الزجاجية. تسخن طاقة الشمس النباتات وغيرها من الأشياء الصلبة داخل البيت الزجاجي. وتلك بدورها، تسخن الهواء. وتحدث نفس تلك العملية في الخارج أيضًا، إلا أن الهواء المسخن يرتفع ويستبدل به هواء أبرد. ونظرًا لأن البيت الزجاجي مكان مغلق، لا يستطيع الهواء المسخن الإفلات. ومن ثم تزداد السخونة في الداخل. وتحدث عملية شبيهة بذلك إلى حد ما مع الغلاف الجوي للأرض. حيث يمر ضوء الشمس خلال الغلاف الجوي الشفاف ويؤدي إلى تسخين الأرض والبحار. ويصبح الغلاف الجوي السفلي ساخنًا نتيجة لملامسته للأرض والمحيطات الساخنة. أما الهواء ذاته فلا تسخنه الشمس. نُشرت الصورة بإذن من NOAA. تُشع بعض الحرارة التي تصدرها الأرض مرة أخرى في الفضاء. ولو كان الأمر مقتصرًا على ذلك فقط، لكان متوسط درجة حرارة الأرض -18 درجة مئوية، أي أكثر برودة بمقدار 33 درجة مئوية عما هو عليه الحال الآن. بل إن ذلك يعد أكثر برودة مما كان عليه الحال في أعماق العصور الجليدية. إذن لماذا لا نعيش حاليًا في صقيع شديد؟ يرجع ذلك إلى وجود "غازات الاحتباس الحراري" - ثاني أكسيد الكربون، والميثان، وبخار الماء، وغيرها - التي تحافظ على دفئنا. ويحدث ذلك كما يلي: انقر لمشاهدة الرسم المتحرك. الاحتباس الحراري يمتص ثاني أكسيد الكربون (CO2) الطاقة المشعة من الأرض ويطلقها مرة أخرى في الغلاف الجوي. تمتص جزيئات غازات الاحتباس الحراري بعض الحرارة. ثم تطلقها مرة أخرى بعد ذلك في الغلاف الجوي، مما يجعل المناخ أكثر دفئًا مما كان يمكن أن يكون عليه. فالاحتباس الحراري ليس مشكلة في ذاته. بل في الحقيقة، يُعد ضروريًا للحياة على الأرض كما نعرفها. ولكن منذ أواخر الثمانينات، كانت هناك زيادة مرتفعة في مستويات ثانيأكسيدالكربون. على مدى مئات الآلاف من السنين كان هناك توافق وثيق بين ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وبين متوسط درجة الحرارة على كوكب الأرض. تأمل جيدًا الطرف الأيمن من الرسم البياني التالي. فقد زاد مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي زيادة مفاجئة. فقد زاد تدريجيًا منذ نهاية العصر الجليدي الأخير قبل 12000 عام حتى وصل إلى 280 جزء في المليون في ثمانينيات القرن التاسع عشر. ويمثل هذا الطرف الأعلى لهذا النطاق التاريخي، ولكن يتسق مع النمط الذي تم الكشف عنه عند تحليل عينات الجليد الجوفية التي أخذت من المنطقة القطبية الجنوبية. وفي الحقيقة، استطاعت الأبحاث الحديثة التي أجريت على مثل تلك العينات الجوفية أن تعود بالسجل إلى الوراء أكثر مما يظهره الرسم البياني السابق. فخلال 600000 عام مضت، لم يتجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون مقدار 300 جزء في المليون...حتى وقتنا الراهن. ففي عام 2007، وصل إلى 379 جزء في المليون. يرسم الخط الأخضر مستويات ثاني أكسيد الكربون. ويرسم الخط الأحمر-الأرجواني-الأزرق درجة الحرارة. تستند هذه الصورة إلى بيانات مستمدة من NOAA. ما السبب وراء تلك الزيادة المفاجئة؟ يرجع السبب إلى زيادة حرق الوقود الأحفوري - الفحم الحجري، والنفط، والغاز - منذ بداية الثورة الصناعية. ومن الصعب التنبؤ بمستقبل المناخ على سطح الأرض نظرًا لتعقيده الشديد. ولكن العلاقة بين مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وبين درجة الحرارة معروفة. ولذلك فهناك قلق من احتمال توجهنا نحو حقبة أكثر دفئًا. نعم، سبق أن حدثت تذبذبات في درجة الحرارة على كوكب الأرض في الماضي. وللوهلة الأولى قد يبدو الأمر وكأننا في مرحلة من الدفء ضمن نمط دوري. ولكن ثمة فارق هام: تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أعلى كثيرًا مقارنة بأية فترة دفء أخرى في السجلات. وكما نعلم أيضًا فإن شعورنا بتأثير زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي يحدث بعد مرور بعض الزمن. ويعني ذلك أنه حتى في حالة توقف زيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون فسيكون هناك زيادة أخرى في درجات الحرارة على كوكب الأرض. فهذه المرة الأمر مختلف.