Identification of Hydrometeorological Evolution and Dominant Runoff Drivers in the Yiluo River Basin Based on CMIP6 Multi-Scenario Projections

يتغير مناخ الأرض، وتستجيب دورة المياه التي تدعم الحياة بطرق معقدة. ومع ارتفاع حرارة الكوكب، يتغير التوازن بين المطر والحرارة والرياح، مما يغير كيفية تدفق الأنهار وكمية المياه المتاحة للبشر والطبيعة. يستخدم العلماء نماذج حاسوبية قوية لمحاكاة هذه التغيرات المستقبلية، حيث تجمع بين توقعات المناخ العالمي والخرائط التفصيلية للمناظر الطبيعية المحلية. وتسمح هذه الأدوات للباحثين باستشراف العقود القادمة، واختبار سيناريوهات مختلفة لكيفية تطور المجتمع البشري — من التخفيض السريع للتلوث إلى الاستمرار في الاستخدام الكثيف للوقود الأحفوري. إن فهم هذه المسارات المستقبلية المحتملة أمر بالغ الأهمية للمناطق التي تعتمد على الأنهار في إمداداتها المائية، حيث يمكن حتى للتحولات الطفيفة في درجات الحرارة أو أنماط هطول الأمطار أن تؤدي إلى نقص شديد في المياه أو فيضانات خطيرة.

وفي الممرات الوسطى لنهر الصين الأصفر، يعمل نهر "يلوو" (Yiluo) كرافد حيوي، يغذي شبكة واسعة من المياه في اتجاه مجرى النهر. وقد شرع فريق من الباحثين من جامعة شمال الصين لموارد المياه وطاقة الكهرباء في فهم كيف سيتغير حوض هذا النهر تحديداً على مدى الثلاثين عاماً القادمة. وقد ركزوا على الفترة من عام 2031 إلى 2060، وهو إطار زمني يتوافق مع أهداف الصين الوطنية لخفض الكربون ويمثل نافذة حرجة للتخطيط. وباستخدام نموذج حاسوبي متطور يسمى نموذج "سعة الارتشاح المتغيرة" (Variable Infiltration Capacity model)، والذي يحاكي كيفية انتقال المياه عبر التربة والنباتات والأنهار، دمج الفريق بين بيانات الطقس التاريخية والتوقعات المستمدة من خمسة نماذج مناخية عالمية مختلفة. وقد أجروا عمليات المحاكاة هذه تحت أربعة مسارات مستقبلية متميزة، تتراوح من عالم مستدام منخفض الانبعاثات إلى مستقبل مرتفع الانبعاثات مدفوع بالوقود الأحفوري. ولتفسير الكميات الهائلة من البيانات الناتجة، استخدموا أيضاً تقنية تعلم آلي تُعرف باسم "الغابة العشوائية" (Random Forest model)، والتي تعمل مثل محقق رقمي لتحديد عوامل الطقس — مثل المطر أو درجة الحرارة أو الرياح — التي تعد المحركات الأساسية للتغيرات في تدفق النهر.

وكشفت عمليات المحاكاة عن اتجاه واضح ومثير للقلق: فبغض النظر عن المسار الذي سيسلكه المجتمع في المستقبل، من المتوقع أن ينخفض إجمالي كمية المياه المتدفقة عبر نهر "يلوو" بشكل كبير مقارنة بالسجل التاريخي. ووجد الباحثون أن متوسط الجريان السنوي قد ينخفض بما يتراوح بين 719 مليون و990 مليون متر مكعب. ويمثل هذا انخفاضاً بنسبة تزيد عن 40 بالمائة في المياه المتاحة من النهر. وبينما قد تزداد كمية الأمطار الإجمالية قليلاً في بعض السيناريوهات المستقبلية، فإن ارتفاع درجات الحرارة يتسبب في تبخر المزيد من المياه من التربة والنباتات قبل أن تصل إلى النهر. وهذا الفقد عميق للغاية لدرجة أنه حتى في السنوات الأكثر رطوبة، يصبح النهر أكثر جفافاً بشكل عام. علاوة على ذلك، يتغير توقيت تدفق المياه؛ إذ يصل ذروة التدفق، الذي يحدث عادةً خلال موسم الفيضان الصيفي، في وقت أبكر من العام. كما تصبح المياه أكثر تركيزاً خلال أشهر الفيضانات هذه، مما يترك بقية العام، وخاصة الشتاء والربيع، أكثر جفافاً من ذي قبل. وهذا يخلق واقعاً جديداً حيث يواجه النهر "انخفاضاً كلياً حاداً" في حجم المياه، مقترناً بتوزيع غير متكافئ يزيد من خطر حدوث حالات الجفاف والفيضانات المفاجئة.

كما كشفت الدراسة أن القوة الرئيسية التي تقود هذه التغييرات ليست هي نفسها في كل سيناريو مستقبلي. ففي عالم يتم فيه خفض الانبعاثات بسرعة، يظل هطول الأمطار هو العامل الأكثر أهمية في تحديد كمية المياه التي تتدفق في النهر. أما في سيناريو الانبعاثات المتوسطة، فتصبح سرعة الرياح بشكل غير متوقع هي المحرك المهيمن، حيث تؤثر على كمية المياه التي تتبخر وتتحرك عبر الغلاف الجوي. وفي المستقبل الأكثر تطرفاً وارتفاعاً في الانبعاثات، تتولى درجة الحرارة القصوى زمام الأمور كعامل أساسي، حيث تؤدي الحرارة الشديدة إلى زيادة التبخر وتغيير سلوك النهر. وهذا يعني أن الاستراتيجيات اللازمة لإدارة الموارد المائية يجب أن تكون مرنة؛ فالخطة التي قد تنجح في مستقبل منخفض الانبعاثات قد تفشل تماماً إذا اتبع العالم مساراً مرتفع الانبعاثات. وخلص الباحثون إلى أن حوض نهر "يلوو" يتجه نحو "وضع مائي طبيعي جديد" يتميز بمياه أقل إجمالاً، وتحول في توقيت وصول تلك المياه، وزيادة في وتيرة الأحداث المتطرفة. وتوفر هذه النتائج أساساً علمياً حيوياً للمخططين لتصميم استراتيجيات تكيفية، تضمن الحفاظ على الأمن المائي حتى مع استمرار تغير المناخ.