ملخص
كلنا نعلم أن الأرض في حالة احترار (ارتفاع درجة الحرارة)، ويمكن ملاحظتها بوضوح من خلال رصد الغلاف الجوي والمحيطات والبحار والجليد والكائنات الحية. وباستخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية، يمكننا معرفة كيف كان العالم ليبدو لو لم تحدث زيادة في الغازات الدفيئة والتأثيرات البشرية الأخرى، فلم تكن حرارة الأرض لترتفع كما رأينا. عند مقارنة التغيرات التي رصدها العلماء بعمليات المحاكاة الحاسوبية للمناخ ومراعاة أو استبعاد عدة أسباب محتملة، يمكن للعلماء تحديد أسباب تغيرات المناخ. ثبت مرارًا وتكرارًا أن عمليات المحاكاة هذه لا يمكنها تفسير التغيرات المناخية المرصودة إلا عند مراعاة الانبعاثات السابقة للغازات الدفيئة، ولا سيما تلك الناتجة عن حرق الفحم والنفط والغاز. يُرجَّح أن كل الاحترار الذي لاحظناه منذ 1900–1850 هو ناتج عن انبعاثات الغازات الدفيئة بسبب أنشطة البشر.
تغيّر المناخ حولنا
يرصد العلماء النظام المناخي لكوكب الأرض بشكل مباشر منذ 200 عام تقريبًا، وباستخدام مجموعة متزايدة من التقنيات. في البداية، استخدمنا الترمومترات (مقياس الحرارة) والبارومترات (مقياس الضغط الجوي) وأدوات أخرى لقياس الطقس عند سطح الأرض. ومع مرور الوقت، زادت قدرتنا على مراقبة تغير المناخ، ويمكننا الآن القياس من أعماق البحار والمحيطات وحتى حواف الفضاء، وهذا من خلال مجموعة واسعة من التقنيات تشمل بالونات الطقس والأقمار الصناعية والطائرات وأجهزة قياس المحيطات [1].
يمكننا أيضًا استخدام أشياء تتغير مع المناخ لاستنتاج التغيرات التي حدثت للمناخ قبل فترة طويلة من بدء أخذ القياسات الحديثة. وتشمل هذه المؤشرات المناخية النمو السنوي للأشجار الذي يتم قياسه من خلال عرض حلقات الأشجار، وتحليل لُبّ الجليد، وهذان مؤشران على التغيرات في تركيزات الغازات الدفيئة. تُعد المؤشرات المناخية تسجيلات غير تفصيلية لتاريخ مناخ الأرض، أي أنها تعطينا بعض الأدلة على المناخ السابق ولكن ليس بالتفصيل الذي توفره الملاحظات الحديثة [1].
وبالجمع بين القياسات المباشرة والسجلات غير المباشرة، نتأكد من أن ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض يحدث بسرعة أكبر من أي وقت مضى في آخر 2000 سنة على الأقل. بالإضافة إلى ذلك، تعيش الآن البحار والمحيطات والجليد والكائنات الحية على كوكب الأرض حالات لم يسبق لها مثيل منذ مئات إلى آلاف السنين [2]. وهذا مهم لأن آلاف السنين الأخيرة هي الفترة التي تطورت فيها البشرية من مجرد صيادين بدائيين إلى مجتمعات عصرية. وقد كان مناخ هذه الفترة مستقرًا بشكل ملحوظ بالنظر إلى ملايين السنين الأخيرة، وقد ساعد هذا الاستقرار الإنسان العصري على الازدهار.
يحدث احترار مناخ الأرض بسرعة. ومن 1850–1900 إلى 2013–2022، التقدير الأقرب إلى الصواب هو أن متوسط درجة الحرارة العالمية ارتفع بمقدار 1.15 درجة مئوية مع وجود تغييرات أكبر كثيرًا في بعض المناطق [3]. بشكل عام، تزيد حرارة اليابسة بسرعة أكبر بكثير من البحار والمحيطات، ومنطقة القطب الشمالي هي الأسرع من حيث الاحترار مقارنةً بكل المناطق الأخرى [2]. وقد كان 2023 هو العام الأشد حرارة في السجلات، وكانت هناك توقعات بأن يتجاوز 2024 حد الاحترار البالغ 1.5 درجة مئوية لأول مرة. إن هدف اتفاق باريس، الذي وقّعت عليه كل البلدان تقريبًا، هو الحدّ من الاحترار العالمي القائم منذ فترة ما قبل الثورة الصناعية إلى أقل بكثير من 2 درجة مئوية والسعي لخفضه إلى أقل من 1.5 درجة مئوية (يمكنك قراءة المزيد هنا). بسبب التقلب الطبيعي، فإن تجاوز 1.5 درجة مئوية في عام واحد لن يعني تجاوز هذا المستوى بشكل دائم، ولكننا نتوقع تجاوز حدّ 1.5 درجة مئوية خلال الـ 15 سنة القادمة. نعلم أنه حتى مع بلوغ حد الاحترار العالمي 1.5 درجة مئوية، فستكون هناك بالفعل العديد من الآثار السلبية [4].
من المرجح أن الأرض لم تشهد هذا الاحترار المستمر في العقد الأخير منذ 125,000 سنة على الأقل. ومع ذلك، فإن ملاحظات احترار مناخ سطح الأرض ليست الدليل الوحيد الذي لدينا. فالأدلة المنتشرة في الغلاف الجوي والبحار والمحيطات والكوكب المتجمد والكائنات الحية، كلها يشير إلى استنتاج واحد لا مفرّ منه، وهو أن العالم يعاني من الاحترار (الشكل 1) [2].
- شكل 1 - تأتي الأدلة على احترار الأرض من عدة مصادر تشمل كل أعمدة النظام المناخي.
- ومن خلال مقارنة المؤشرات المختلفة لتغيّر المناخ (الأعمدة الموجودة في المنتصف والمقاييس المبينة في الأعمدة على اليمين)، يمكننا ملاحظة آثار هذه التغيرات على الكوكب؛ فهناك زيادة في تركيز ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي وفي هطول الأمطار، كما أن الأنهار الجليدية تذوب وتتسبب في ارتفاع سطح البحر، وهناك ارتفاع في درجة حرارة كل من سطح الأرض والبحار والمحيطات [تم استلهام الشكل من أشرطة الاحترار (https://www.reading.ac.uk/planet/climate-resources/climate-stripes)]. المصدر: IPCC AR6 WGI Figure 1.4 [1]. تمت إعادة إنتاج الشكل بعد الحصول على إذن.
التمثيل الجيد للمناخ عبر المحاكاة الحاسوبية
يفهم العلماء جيدًا آلية عمل النظام المناخي ويمكنهم استخدام ذلك لمحاكاة الطقس والمناخ من خلال النماذج الحاسوبية للغلاف الجوي والنظام المناخي. من الأمثلة المعروفة استخدام عمليات محاكاة الغلاف الجوي لإنشاء توقعات الطقس للأيام الـ 10 إلى 20 التالية. تتمتع توقعات الطقس هذه بدقة كبيرة، كما أنها تساعد في إنقاذ الأرواح وسبل العيش في حالة أحداث الطقس المتطرفة. يتم اتباع العمليات نفسها في إجراءات محاكاة المناخ، غير أنها تشمل أيضًا المحيطات والأجزاء المتجمدة من الكوكب والكائنات الحية. يمكن استخدام محاكاة المناخ لمحاكاة التغيرات السابقة وتوقع المستقبل لمئات السنين وفهم كيف تغيّر المناخ وكيف يمكن أن يتغير في المستقبل. لا تستطيع هذه النماذج إخبارنا بشكل موثوق بما إذا كان الجو سيكون مشمسًا أم ممطرًا في يوم معين بعد 50 سنة من الآن، ولكنها يمكن أن تبين لنا كيف سيتغير متوسط الطقس أو المناخ نتيجة الزيادة في الغازات الدفيئة والعوامل الأخرى (لمزيد من التفاصيل حول التغيرات المناخية، اطلع على مقالة Frontiers for Young Minds هذه).
تم تطوير النماذج المناخية في عدة معاهد حول العالم، وبوجود العديد من النماذج، يمكن للعلماء فهم أوجه عدم اليقين في عمليات المحاكاة المناخية. ويتم استخدام هذه النماذج لإجراء محاكاة منسقة لكيفية تغير المناخ منذ 1850 بسبب المؤثرات الطبيعية فقط، مثل تغيرات سطوع الشمس والبراكين الكبيرة. ومن استخداماتها الأخرى محاكاة التغير المناخي منذ 1850 نتيجة المؤثرات الطبيعية وكذلك انبعاثات الغازات الدفيئة والمواد الكيميائية الأخرى بسبب أنشطة البشر. يتم أيضًا إجراء المحاكاة المناخية طويلة الأمد بدون أي تغيرات في أيٍّ من عوامل تغيّر المناخ، وهذا لفهم تقلب المناخ بشكل أفضل [1].
تساعد عمليات محاكاة المناخ الحالي في تمثيل العديد والعديد من جوانب النظام المناخي لكوكب الأرض بشكل جيد.
ويمكنها محاكاة التغيرات الموسمية لدرجات حرارة السطح في أغلب أجزاء كوكب الأرض ضمن 1–2 درجة مئوية. وتحاكي كذلك مواسم هطول المطر وتساقط الجليد في أغلب أماكن العالم بشكل واقعي. تستطيع العديد من النماذج أيضًا محاكاة التغيرات في العواصف بين المواسم. يبدو التغيّر في النماذج واقعيًا أيضًا، إذ تحاكي العديد منها التقلبات الحقيقية في منطقة المحيط الهادئ الاستوائي حيث تحدث ظاهرة إل نينيو [5].
كلما مثلت عمليات المحاكاة الجوانب الرئيسية للنظام المناخي بشكل أفضل، زادت ثقة العلماء في استخدامها. النماذج الحاسوبية ليست مثالية بالطبع ولكنها تخدم العديد من الأغراض جيدًا بما فيه الكفاية بكل تأكيد. وقد تحسّنت النماذج المناخية أيضًا على امتداد العقود الأخيرة وستواصل التحسن بالتأكيد في المستقبل (الشكل 2) [5].
- شكل 2 - بشكل عام من 2006 إلى 2020، تحسّنت دقة النماذج المناخية في توقع سلوكيات المناخ، مثل درجة الحرارة وهطول الأمطار والضغط الجوي (أي أنماط الطقس).
- تعرض الخطوط العمودية بيانات من عدة نماذج ويشير الخط الأفقي إلى متوسط نتيجة كل هذه النماذج. والنماذج الأقرب إلى قمة الرسم البياني هي أعلى دقة، أي أنها أفضل في محاكاة درجة الحرارة أو هطول الأمطار أو أنماط الطقس، مقارنةً بالنماذج الموجودة في الأسفل. وبشكل عام، يكون أداء النماذج أفضل في محاكاة درجة الحرارة، مقارنةً بهطول الأمطار أو أنماط الطقس. المصدر: IPCC WGI Figure FAQ 3.3 [5]. تم تعديل الشكل بعد الحصول على إذن. وقد أجرى محرّر المجموعة الدكتور Chris Jones التعديلات في هذه المقالة.
لا يمكن تفسير تغيرات المناخ المرصودة إلا بالتأثير البشري
يمكن للعلماء استخدام عمليات المحاكاة المناخية للتحقيق واكتشاف المسؤول عن التغيرات المرصودة في مناخ كوكب الأرض. وهذا التحقيق يشمل تحليلاً إحصائيًا مفصلاً لفرز الأدلة المتاحة وتحديد المذنب (أو المذنبين).
السؤال الأول هو ما إذا كانت التغيرات التي رصدناها غير عادية. وهنا يمكننا استخدام المحاكاة طويلة الأمد التي تُجرى بدون أي تغيرات في عوامل تغيّر المناخ لمعرفة ما إذا كانت التغيرات المرصودة غير عادية، مقارنةً بالتباين المتوقع حدوثه بالصدفة.
وفي حالة وجود تغيّر مرصود غير عادي، تكون الخطوة التالية تحديد التفسير الأكثر ترجيحًا لهذا التغير.
ولإيجاد هذا السبب المرجح، يمكننا استخدام عمليات المحاكاة التي يتم إجراؤها من 1850 إلى الزمن القريب من الوقت الراهن. من خلال عمليات المحاكاة التي تمثل زيادات الغازات الدفيئة والعوامل البشرية الأخرى، يمكن إعادة إنتاج الاحترار المرصود في درجة حرارة السطح (الشكل 3) ومجموعة كبيرة من التغيرات الأخرى في الغلاف الجوي والمحيطات والبحار والكوكب المتجمد والكائنات الحية، ولكن يستحيل كل هذا إذا لم تأخذ عمليات المحاكاة هذه العوامل البشرية بعين الاعتبار. من جديد، تبيّن أن البشر هم المسؤولون بشكل أساسي عن التغيرات المناخية المرصودة [5].
- شكل 3 - مقارنة ملاحظات احترار سطح الأرض منذ 1850 باستخدام مجموعتين من عمليات المحاكاة: مجموعة تشمل فقط التغيرات في سطوع الشمس والثورات البركانية الكبيرة (باللون الأخضر) ومجموعة أخرى تشمل التأثيرات الطبيعية وكذلك العوامل البشرية (وبشكل رئيسي زيادة الغازات الدفيئة نتيجة حرق الفحم والنفط والغاز).
- ولا يمكن تفسير التغير المرصود إلا عند مراعاة العوامل البشرية. المصدر: IPCC WGI AR6 Figure SPM1.b [6]. تمت إعادة إنتاج الشكل بعد الحصول على إذن.
إذًا كيف يتسبب البشر في أغلب التغير المناخي المرصود من قِبل العلماء؟ يمكن حساب ذلك بالنسبة لتغيرات حرارة السطح. يُرجح أن الاحترار الناتج عن أنشطة البشر من 1850–1900 إلى 2013–2022 (بمقدار 1.14 درجة مئوية) يتطابق تقريبًا تمامًا مع الاحترار المرصود على امتداد الفترة نفسها (1.15 درجة مئوية)، أي أن كل الاحترار الذي نعانيه منذ النصف الثاني من القرن التاسع عشر هو ناتج عن أنشطة البشر [3].
الخلاصة
يمرّ مناخ كوكب الأرض الآن بتغيرات سريعة بدرجة لم يسبق لها مثيل منذ آلاف السنين وربما منذ فترة أطول بكثير. وبناءً على مقارنات مفصلة بين التغيرات المرصودة ومحاكاة النماذج المناخية، لا شك في أن أنشطة البشر قد زادت (وما زالت تزيد) من حرارة المناخ، وخاصةً من خلال حرق الفحم والنفط والغاز. ويمكن أن تعطينا عمليات المحاكاة الحاسوبية نفسها لمحة عن المستقبل المحتمل الذي ينتظرنا حسب الإجراءات التي نتخذها لإبطاء الاحترار العالمي وإيقافه في النهاية.
مسرد للمصطلحات
المؤشرات المناخية (Climate Proxies): ↑ تغيّرات في الأنظمة الطبيعية مثل النمو السنوي لحلقات الأشجار والتي تتفاوت بشكل رئيسي بسبب المناخ وبالتالي يمكن استخدامها لاستنتاج معلومات حول التغيرات المناخية طويلة الأمد قبل توافر الملاحظات الحديثة.
اتفاق باريس (Paris Agreement): ↑ اتفاق دولي هدفه الحدّ من احترار الكوكب على المدى الطويل مع تقليل الآثار السلبية لتغيّر المناخ على الكوكب والمجتمع.
النماذج الحاسوبية (Computer Models): ↑ تُجرى عمليات محاكاة النظام المناخي على حواسيب عملاقة فائقة القدرة تقدم تقديرات للتغيرات في الغلاف الجوي والمحيطات والبحار والكوكب المتجمد والكائنات الحية في ظل افتراضات مختلفة لعوامل تغيّر المناخ السابقة والمستقبلية.
الغازات الدفيئة (Greenhouse Gases): ↑ مجموعة فرعية من غازات الغلاف الجوي تحتبس الطاقة الخارجة من كوكب الأرض وترفع درجة حرارته. ويزيد الاحترار مع زيادة الغازات الدفيئة.
عوامل تغيّر المناخ (Climate Drivers): ↑ تغيرات في عوامل مثل قوة الشمس أو كمية الغازات الدفيئة، والتي يمكن أن تتسبب في تغيرات مناخية من خلال تبديل توازن الطاقة الداخلة و/أو الخارجة من الأرض.
إقرار تضارب المصالح
يعلن المؤلفون أن البحث قد أُجري في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.
إفصاح أدوات الذكاء الاصطناعي
تم إنشاء النص البديل (alt text) المرفق بالأشكال في هذه المقالة بواسطة ”فرونتيرز” (Frontiers) وبدعم من الذكاء الاصطناعي، مع بذل جهود معقولة لضمان دقته، بما يشمل مراجعته من قبل المؤلفين حيثما كان ذلك ممكناً. في حال تحديدكم لأي خطأ، نرجو منكم التواصل معنا.
المراجع
[1] ↑ Chen, D., Rojas, M., Samset, B. H., Cobb, K., Diongue Niang, A., Edwards, P., et al. 2021. “Framing, context, and methods”, in Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, et al. (Cambridge; New York, NY: Cambridge University Press). p. 147–286.
[2] ↑ Gulev, S. K., Thorne, P. W., Ahn, J., Dentener, F. J., Domingues, C. M., Gerland, S., et al. 2021. “Changing state of the climate system”, in Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, et al. (Cambridge; New York, NY: Cambridge University Press). p. 287–422.
[3] ↑ Forster, P. M., Smith, C. J., Walsh, T., Lamb, W. F., Lamboll, R., Hauser, M., et al. 2022. Indicators of Global Climate Change 2022: annual update of large-scale indicators of the state of the climate system and human influence. Earth Syst. Sci. Data 15, 2295–2327. doi: 10.5194/essd-15-2295-2023
[4] ↑ IPCC 2022. “IPCC, 2022: summary for policymakers”, in Climate Change 2022: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, M. Tignor, E. S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, et al. (Cambridge; New York, NY: Cambridge University Press). p. 3–33.
[5] ↑ Eyring, V., Gillett, N. P., Achuta Rao, K. M., Barimalala, R., Barreiro Parrillo, M., Bellouin, N., et al. 2021. “Human influence on the climate system”, in Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, et al. (Cambridge; New York, NY: Cambridge University Press). p. 423–552.
[6] ↑ IPCC (2021). “Summary for policymakers”, in Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, et al. (Cambridge; New York, NY: Cambridge University Press). p. 3–32.