تحقيق إخباري

تغير المناخ: المناخ في 2018 غائـم مع درجـات حرارة قصوى

تنطلق حاليًا جهود رامية إلى التنبؤ بالمناخ قريب الأمد، لكن سجلها يبدو حتى الآن مختلطًا.

جيف تولّيفسون
  • Published online:

Jasiek Krzysztofiak/NATURE


في أغسطس من عام 2007، خاض دوج سميث أكبر مقامرة في حياته المهنية. فبعد أكثر من 10 سنوات من العمل بمركز «هادلي» ـ التابع لمكتب الأرصاد البريطاني في إكستر ـ نشر سميث تنبؤات مفصلة حول تغير المناخ خلال الجزء الأكبر من العقد القادم1. وتوقع فريق سميث أن الاحترار العالمي سيتباطأ لفترة وجيزة، ثم يستأنف سرعته؛ مما يجعل الكوكب عرضة لدرجات حرارة غير مسبوقة خلال سنوات قليلة.

لم تحقق تنبؤات مركز هادلي نجاحًا عظيمًا.. فبعد ست سنوات من نشر التنبؤات، لم ترتفع درجات حرارة الكوكب، حسبما تم التنبؤ بها. وبرغم هذه النتيجة المحبطة، جذبت مثل هذه التنبؤات قريبة الأمد اهتمام خبراء النماذج المناخية، الذين يحاولون الآن التنبؤ بكيفية تطور الظروف المناخية خلال السنوات القادمة وما بعدها. وفي نهاية المطاف، يأمل هؤلاء في تقديم تنبؤات تُمكِّن الإنسانية من الإعداد المناسب للعقد القادم، تمامًا كما يساعد علماء الأرصاد الجوية الناس على اختيار الملابس المناسبة صباح كل يوم.

تختلف هذه التنبؤات قصيرة الأمد جذريًّا مع التنبؤات العامة (التقليدية) التي ينتجها عادةً علماء النماذج المناخية، وتحاول توقُّع حالة المناخ بعد عقود كثيرة، ولا تمثل مناخًا حقيقيًّا في أي وقت من فترة التنبؤ. يقول فرَنسيسكو دوبلاس–رِيِّس، عالِم نماذج المناخ بالمعهد الكاتالوني لعلوم المناخ في برشلونة، إسبانيا، والمؤلف الرئيس لفصل يغطي التنبؤات المناخية، سيصدر ضمن التقرير القادم للجنة (الأمم المتحدة) الحكومية لتغير المناخ (IPCC): «هذا أمر جديد تمامًا على علوم المناخ». ويضيف دوبلاس–رِيِّس: «نقوم بتطوير أداة إضافية، يمكن أن تخبرنا بالمزيد حول المستقبل القريب».

وتحضيرًا لإعلان تقرير لجنة الأمم المتحدة الحكومية لتغير المناخ، الذي سيصدر الجزء الأول منه في سبتمبر الحالي، قام حوالي 16 فريقًا بحثيًّا بإجراء سلسلة مكثفة من تجارب التنبؤ المناخي لعِقد واحد بالنماذج المناخية. وخلال السنتين الماضيتين، نُشر عدد من الأوراق العلمية، أساسها هذه التجارب، وهي تتنبأ عمومًا باحترار أقل مما تتوقعه النماذج التقليدية على المدى القريب. وبالنسبة إلى هؤلاء الباحثين، جاء دور التنبؤات العِقديّة، لكنّ علماء بارزين يشككون في نتائجها، وفي فائدة نهجٍ مكلف ومضيع للوقت بكل المعايير.

يقول جافين شميدت، خبير النماذج المناخية بمعهد جودارد لدراسات الفضاء في نيويورك، التابع لوكالة «ناسا»، الذي رفض المشاركة في تجربة التنبؤ العِقدية التي أجرتها لجنة الأمم المتحدة الحكومية لتغير المناخ: «مع أنني لست ضد هذا المشروع كفرصة للبحث، لكن الأوراق المنشورة حتى الآن لم تقدم إلا تشكيكًا بالمفهوم ذاته».


أفكار أَوَّلِيَّة

استخدم فريق سميث نموذجه المناخي القياسي، لإنجاز تنبؤاته المناخية، لكنه كسر القالب باستعارة أفكار من طريقة خبراء الأرصاد الجوية في تنبؤاتهم الأسبوعية بالطقس. يبدأ تقدير الاحتمالات المناخية التقليدي من الماضي ـ غالبًا قبل الحقبة الصناعية ـ بهدف معرفة والتقاط متوسط حالة المناخ جيدًا؛ بحيث يمكن توقع الأنماط الرئيسة بعيدة المدى، لكن توقعات الأرصاد الأسبوعية للطقس تبدأ عادة بالحالة الراهنة. وتُجرَى المحاكاة مرارًا، وابتداءً بظروف طقس مختلفة قليلًا، وذلك لاستخلاص منظومة مخرجات تتمتع بمصداقية إحصائية، برغم اضطراب الطقس طبيعيًّا.

لقد طبَّق سميث وفريقه هذه المنهجية في تنبؤاتهم، حيث قاموا بجمع منظومة من قياسات المناخ (درجة حرارة الهواء، وسرعة واتجاه الرياح، والضغط الجوي، وحرارة وملوحة المحيطات) لعشرين يومًا خلال عام 2005. ولأنّ لكل مسار تنبؤات، بدأوا تشغيل نموذج المناخ الرئيس بمركز «هادلي» بإدخال بيانات كل يوم من الأيام العشرين منفردًا، ثم شغلوا النموذج (محاكاةً) إلى الأمام لمدة عقد، تحت تأثير عوامل مختلفة، كزيادة تركيز غازات الاحتباس الحراري.

وباستخدام الظروف المناخية الحقيقية الراهنة، كبداية للمحاكاة، يأمل فريق سميث في تحسين دقة توقُّع النموذج لحالة المناخ قريب المدى. لقد بدت النتائج الأولى واعدة، حيث تنبأ النموذج بدايةً بدرجات حرارة أقل سخونة مما تتوقعه النماذج التقليدية، وهو ما بدا صحيحًا حتى توقعات عام 2008، لكن بعد ذلك تراجعت دقة التنبؤ بحدة، خاصةً أن زيادة الاحترار الدرامية التي كانت متوقَّعة بعد 2008 لم تحدث بعد. (انظر: «مشهد ضبابي»). يقول سميث: «يجوز القول إنّ العالم الحقيقي احترَّ بأقل مما توقعته تنبؤاتنا». ونحن «لا نفهم الآن لماذا كان ذلك».

كبر الصورة

SOURCE: DOUG SMITH/REFS 1 & 6

قد يكمن الجواب في المحيطات.. فرغم أن الغلاف الجوي يتحكم كثيرًا في الطقس اليومي، تحمل المحيطات بطيئة الحركة قدرًا أكبر بكثير من الطاقة والسخونة، يسيطر على كيفية تغير المناخ من سنة إلى أخرى. يظن الباحثون أن نسبة كبيرة من هذا التغير ترتبط بدورات طبيعية واسعة الانتشار، كالاحترار الناجم عن ظاهرة «إلنينيو»، والتبريد الناتج عن ظاهرة «لانينيا» بالمحيط الهادئ الاستوائي الشرقي. ونظريًّا.. كَوْن دوران المياه المالحة أبطأ من الهواء؛ ينبغي أن يجعل نماذج المحيطات أسهل.

في 2008، أجرت مجموعة من خبراء النماذج بقيادة نويل كينليسايد ـ يعمل حاليًا بجامعة بيرجن في النرويج ـ تنبؤًا بحالة المناخ حتى 2030، دمج تأثيرات درجة حرارة سطح البحر بالمحيط الأطلسي2. ركَّز الباحثون على أحد أنماط التيارات السائدة بالمحيط الأطلسي، هو الدوران المنقلب الزوالي (بين الشمال والجنوب). يحمل هذا التحرك المحيطي مياهًا سَخَّنتها الشمس من المناطق الاستوائية إلى شمال الأطلسي، حيث تطلق سخونتها إلى الغلاف الجوي قبل أن تغطس إلى المياه العميقة في المحيط، وتتحرك نحو الجنوب مرة أخرى. تنبأ النموذج بأن هذا الدوران سيَضعُف؛ مما يساعد على استقرار أو حتى خفض درجات الحرارة العالمية خلال السنوات العديدة القادمة.

سَبَّبَ هذا التنبؤ ردود أفعال غاضبة؛ فشكك باحثون في منهجية تحليل فريق كينليسايد، إضافة إلى الطريقة التي تمت فيها تغذية وتشغيل النموذج ابتداءً. علقت هذه الدراسة ذات التغطية الإعلامية الكبيرة في نقاش إعلامي أوسع حول ما إذا كان الاحترار العالمي توقف مؤقتًا، أم لا. بعد نشر تلك الدراسة بفترة قصيرة، قام فريق من العلماء ـ بقيادة ستيفان رامستورف، عالِم البحار بمعهد بوتسدام لأبحاث تأثير المناخ في ألمانيا ـ بدحضها علنًا، وراهنت مجموعة كينليسايد برهان قيمته 5 آلاف يورو (6525 دولارًا)، لو صح تنبؤهم مستقبلًا.

يقول رامستورف: «شعرنا بالحاجة إلى إعلام الرأي العام بأنه لم يكن علمًا حقيقيًّا ذلك الذي يتوقع حدوث برودة عالمية». لم يستجب كينليسايد وفريقه للتحدي والرهان، واتضح أنه كان خيارًا ذكيًّا.. فلم يتباطأ الدوران، وجاءت درجات الحرارة الفعلية أعلى من التنبؤات، حسب ما ذكره رامستورف.

اعترف كينليسايد بقصور النموذج، لكنه قال إن النموذج قد غطى ـ على الأقل ـ التوجهات الأوليّة لدرجات الحرارة العالمية، حيث لم ترتفع في سنوات فترة التنبؤ الأولى. يقول كينليسايد: «النظام الذي أنتجناه كان بسيطًا، لكن استطعنا إظهار أن دمج عوامل المحيطات في النماذج أمر مهم».

وبرغم عثراتها، ساعدت تلك الجهود على إطلاق موجة بحث بين خبراء النماذج المتعطشين لطرق اختبار، وتحسين حساباتها. واستثمرت مجموعات نماذج المناخ المشاركة في تجارب لجنة (الأمم المتحدة) الحكومية لتغير المناخ جزءًا ملموسًا من وقت النماذج؛ لإنتاج أول تنبؤات منهجية لكيفية تطور نظام مناخ العالم في السنوات القادمة. تتنبأ هذه النماذج بدرجات حرارة أقل، وبمتوسط انخفاض قدره %15 للاحترار خلال العقود القليلة القادمة، مقارنةً بالتنبؤات المناخية التقليدية3.

ولتحديد احتمال صمود هذه التنبؤات، أجرت المجموعات الاختبار العادي؛ لمقارنة كيفية أداء نماذجها بإجراء التنبؤ بأثر رجعي لفترة ماضية. وأدخلت الفرق كافة المعطيات والمشاهدات، وأجرت بالمحاكاة تنبؤات مناخية عِقدية لكل خمس سنوات ـ على الأقل ـ بدءًا من عام 1960. وقارنت التنبؤات الناجمة ـ بأثر رجعي ـ بمناخ تلك الفترة الفعلي. في أحد تلك التحليلات4، يقول دوبلاس–رِيّس وزملاؤه إن نموذجهم توقَّع تباطؤ الاحترار العالمي لمدة تصل إلى 5 سنوات مقدمًا. كذلك دعمت دراستهم نظرية أن المحيطات العميقة ـ خاصة الأطلسي والهادئ الاستوائي ـ قد أبطأت احترار الغلاف الجوي بامتصاص حرارة كثيرة محتجَزة بواسطة التركيزات المتصاعدة لغازات الاحتباس في الجو (انظر: «الحرارة المفقودة»).



إنه أحد أكبر الألغاز في علم المناخ: يضخ البشر مزيدًا من غازات الاحتباس الحراري إلى الغلاف الجوي اليوم أكثر من أي وقت، ومع ذلك.. لم ترتفع درجات الحرارة العالمية كثيرًا طيلة أكثر من عقد. ولا يقوِّض هذا النمط فكرة أن غازات الاحتباس الحراري ستدفع في نهاية المطاف درجات الحرارة العالمية إلى مستويات غير مسبوقة، لكنه بالفعل يثير حيرة العلماء.

أحد التفسيرات الجزئية لذلك هو الاختلاف الطبيعي: يُتوقع أن تصل درجات الحرارة إلى الحد الأقصى أحيانًا، حتى أثناء مناخ يزداد سخونة. ويبقى العالَم مكانا حارًّا جدًّا. فالسنوات العشر الأكثر حرارة ـ منذ بدء التسجيل ـ حدثت كلها منذ عام 1998.

ومع اقتراب تباطؤ الاحترار من سنته الخامسة عشرة، يسعى الباحثون لتفسير أقوى. يقول إدوارد هوكنز، عالِم المناخ بجامعة ريدنج: «لا بد أن الحرارة تذهب إلى مكان ما»، و«السؤال: أين تذهب».

من المشتبه بهم المحتملين المحيطات التي تمتص بالفعل معظم الحرارة. تقترح الأبحاث الحديثة أن قدرًا من الحرارة أكبر مما كان متوقعًا قد يذهب إلى طبقات المحيط الأعمق تحت 700 متر7. الاحتمال الثاني الذي بحثه العلماء هو إن كان الرماد البركاني من اندلاعات بركانية محدودة والتلوث الناجم عن تصنيع الصين ودول أخرى قد عكسا كميات أكبر من طاقة الشمس إلى الفضاء8. يبقى احتمال آخر وهو الهدوء المطول في نشاطات الشمس منذ بداية الألفية الحالية، مما قد يقلل كميات الطاقة الواردة إلى الأرض.

لكن العلماء لم يستطيعوا بعد تقديم تفسير كامل للأنماط الراهنة، ويبقى السؤال الأكبر هو إن كان افتقاد الاحترار اليوم يؤذن باحترار أقل في المستقبل.

يجادل مايكل رنج وزملاؤه، بجامعة إلينوي في أوربانا–شامبين، بأن الأرض قد تكون اقل حساسية لغازات الاحتباس الحراري مما كان يعتقد سابقًا9. بينما تقدر لجنة الأمم المتحدة الحكومية لتغير المناخ أن مضاعفة مستويات ثاني أكسيد الكربون بالغلاف الجوي ستزيد في النهاية الحرارة بين درجتين و4.5 درجات مئوية ويبلغ أفضل تقدير 3 درجات مئوية، يرجح فريق إلينوي أن يكون الارتفاع بين درجة ونصف مئوية ودرجتين مئويتين.

يجادل باحثون آخرون بوجهة معاكسة10، وتبقى المسألة بلا حسم. كذلك، يعني التصاعد المستمر لانبعاثات غازات الاحترار عالميًا أن انخفاض حساسية المناخ سيسبب فقط تأخيرًا طفيفًا للاحترار العالمي، بحسب ألكزَندر أوتّو—باحث في سياسات المناخ بجامعة أوكسفورد، بالمملكة المتحدة. يقول أوتّو: «ستحدث تأثيرات الاحترار التي توقعناها في 2050 متأخرة عِقدًا»، و«لا يوجد بالتأكيد أي سبب للتراخي في الأمر».


تصحيح الأخطاء

ينبغي لهذه النتائج التغلب على تشكيك المشككين، مثل رامستورف، الذي يتساءل إنْ كانت النماذج تتوقع بدقة تغيرات بمناخ الأرض، لكنّ علماء آخرين يقولون إن تجارب المحاكاة الجديدة تُظْهِر مهارات على المستوى الإقليمي، خاصة ضمن نطاق المحيطات.

تقول ليزا جودارد، عالِمة المناخ بجامعة كولومبيا، نيويورك، وقائدة فريق التحليل المنهجي والمقارنة لتنبؤات نماذج لجنة الأمم المتحدة الحكومية لتغير المناخ5: «هناك بعض التحسينات بالفعل»، فنماذج كثيرة مثلًا رصدت احترارًا مفاجئًا بمياه شمال الأطلسي السطحية، بدأ في عام 1995 تقريبًا. وتقول جودارد: «كلها تتنبأ بهذا التحول بشكل رائع».

وإذا كان الأمر كذلك، فقد يكون نجاح النماذج مخادعًا.. فأية دقة تظهرها التنبؤات في السنة الأولى أو الثانية من فترة التنبؤ قد تنشأ جزئيًّا من حقيقة أن المحاكاة تنطلق من نظرة على المناخ الراهن. ونظرًا إلى أن المناخ لا يتغير عادة بشكل مفرط بين سنة وأخرى، يُتوقع أن ينطلق النموذج متنبئًا بظروف قريبة من الواقع، لكن ذلك التأثير يتلاشى تدريجيًا بتطور المناخ الحقيقي. وإذا كان هذا مصدر دقة النموذج، فتلك الميزة تتضاءل سريعًا بعد بضع سنوات.

ومع أن تجارب التنبؤات تُظْهِر مهارات توقُّع محدودة حاليًا، يحاول خبراء النماذج استخدام هذه التمرينات لتحسين إبداعاتهم. وأحد التحديات الرئيسة هو طريقة تلقيم النموذج وبدء تشغيله. ولبدء عملية المحاكاة، يدرج خبراء النماذج أكبر عدد من القيم في شبكة ثلاثية الأبعاد من المحيطات والغلاف الجوي، لكن ينبغي لخبراء النماذج إجراء افتراضات لمناطق بدون بيانات، ومنها المحيطات العميقة.

وهناك تحدٍّ آخر، ناجم عن حقيقة أن لكل نموذج حالة اتزانه الخاصة، وهي حالة المناخ التي يتنبأ بها النموذج طبيعيًّا لو تُرِك وشأنه، لكن بإدخال بيانات فعلية للمحيطات والغلاف الجوي، يجذب الباحثون النموذج بعيدًا عن حالته الطبيعية. ولَدَى شروع النموذج في إجراء محاكاة لزمن قادم، يبدأ فورًا بالانحراف نحو مناخه المفضل؛ مما يضع تعقيدات إضافية.

يتساءل دوبلاس–رِيّس: «ما أسباب ذلك الانحراف؟». بمقارنة محاكاة التنبؤ مع توقعات المناخ التقليدية، يأمل العلماء في تصحيح انحراف النموذج واكتشاف مشكلات أخرى خافية. يقول دوبلاس–رِيّس «إذا استطاعت هذه النماذج مساعدة العلماء في تحديد الأخطاء النظامية (المنهجية)؛ فستساعد كافة خبراء النماذج المناخية».

يقول شميدت إن هذه الجهود «مضللة إلى حد ما». ويشير إلى صعوبة أن يُنسب النجاح أو الفشل إلى أي متغير بشكل خاص، لأن عدم قابلية الطقس والمناخ للتنبؤ قائمة بكل من نظام الأرض والنماذج. ويضيف «إن هذه الجهود لا تقترح أي حلول».

والمدافعون عن هذه الجهود لا يوجد لديهم أي تنبؤات حول التحديات المقبلة. يقول كيفن ترنبرث، عالِم المناخ بالمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي في بولدر، كولورادو: «هناك عشر سنوات أو أكثر قبل أن تؤتي هذه الأبحاث أكلها من حيث قوة التنبؤ. وحتى حينئذ.. ستكون قدرة علماء المناخ محدودة فيما يقولونه حول المستقبل، لكنْ هناك أناس كُثْر قد يرحبون بأي تلميحات حول ما سيأتي».

ويضيف ترنبرث قائلًا: «بالنسبة إلى مزارع في إلينوي»، فإن «أي مؤشرات حول ما يُتوقع ستكون مفيدة نوعًا ما».

يقول سميث إن فريقه بمركز «هادلي» قد ضاعف دقة النموذج، الذي يُقَسِّم الآن الأرض إلى شبكة بخلايا 150 كيلومترًا بكل جانب. وخلال بضع سنوات، يأمل التوصل إلى شبكة خلاياها 60 كيلومترًا، ستجعل من الأسهل التقاط الارتباطات بين نشاطات المحيطات والطقس، التي يهتم بها المجتمع. وبوجود نماذج محسَّنة وبيانات أغزر، وإحصائيات أفضل؛ يتوقع سميث يومًا أنْ تقدم نماذجه تقديرًا لاحتمالات درجات الحرارة، وربما تساقط الأمطار والثلوج خلال العقد القادم.

وتحضيرًا لذلك اليوم، أعد سميث ما يسميه «تبادلًا عِقديًّا» لجمع وتحليل ونشر التوقعات السنوية. استخدمت تسع مجموعات أحدث النماذج المناخية لإنتاج تنبؤات لعشر سنوات، بدءًا من 2011. يُظْهِر تحليل لطاقم التنبؤات6 نمطًا مشابهًا لتنبؤات سميث في 2007، حيث تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض، ثم ترتفع بحدة. وخلال السنوات القليلة القادمة ـ ما لم يحدث شيء كاندلاع بركاني ـ يبدو أنّ وصول درجات الحرارة إلى مستويات قياسية سيكون أمرًا حتميًّا.

يقول سميث: «لن أكون متحمسًا للمراهنة على ذلك الآن»، لكنني «أعتقد أننا سنحقق تقدمًا جيدًا خلال بضع سنوات».

  1. Smith, D. M. et al. Science 317, 796799 (2007).

  2. Keenlyside, N. S., Latif, M., Jungclaus, J., Kornblueh, L. & Roeckner, E. Nature 453, 8488 (2008).

  3. Meehl, G. A. et al. Bull. Am. Meteorol. Soc. http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-D-12-00241.1 (2013).

  4. Guemas, V., Doblas-Reyes, F. J., Andreu-Burillo, I. & Asif, M. Nature Clim. Chang. 3, 649653 (2013).

  5. Goddard, L. et al. Clim. Dynam. 40, 245272 (2013).

  6. Smith, D. M. et al. Clim. Dynam. http://dx.doi.org/10.1007/s00382-012-1600-0 (2012).

  7. Balmaseda, M. A., Trenberth, K. E. & Källén, E. Geophys. Res. Lett. 40, 17541759 (2013).

  8. Neely III, R. R. et al. Geophys. Res. Lett. 40, 9991004 (2013).

  9. Ring, M. J., Lindner, D., Cross, E. F. & Schlesinger, M. E. Atmos. Clim. Sci. 2, 401415 (2012).

  10. Fasullo, J. T. & Trenberth, K. E. Science 338, 792794 (2012).