Impact of climate change on water availability in the southern Peruvian Andes: a Study of the Colca River basin upstream of the Condoroma Dam
تستخدم هذه الدراسة نموذج GR4J الهيدرولوجي وتوقعات مناخ CMIP6 لتقييم توافر المياه في المستقبل في حوض نهر كولكا، كاشفةً أنه بينما سيرتفع متوسط هطول الأمطار السنوي ودرجة الحرارة بشكل ملحوظ بحلول عام 2100، فإن التأثيرات الهيدرولوجية الأكثر حرجاً ستتمثل في زيادات حادة في توافر المياه خلال موسم الجفاف مصحوبة بعدم يقين كبير في ظل سيناريوهات الانبعاثات العالية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل نظام المناخ في كوكب الأرض كمطبخ ضخم ومعقد حيث يكون الطقس هو الطاهي. لعقود من الزمن، حاول العلماء التنبؤ بما سيطبخه هذا الطاهي في المستقبل. وللقيام بذلك، يستخدمون برامج حاسوبية هائلة تسمى "نماذج المناخ". فكر في هذه النماذج كطهاة مختلفين، لكل منهم كتاب وصفات وأسلوبه الخاص؛ فبعضهم بارع في التنبؤ بالأمطار، بينما يبرع آخرون في تخمين درجات الحرارة. ولأن أي طاهٍ بمفرده ليس مثاليًا، غالبًا ما يطلب العلماء من فريق كامل من الطهاة طبخ نفس الوجبة ثم ينظرون إلى متوسط النتيجة للحصول على أفضل تخمين.
الطبق المحدد الذي نتطلع إليه اليوم هو الماء. ففي أجزاء كثيرة من العالم، خاصة في أعالي الجبال، يعد الماء المكون الأكثر ثمنًا. فهو يتدفق من السماء، ويتجمع في الأنهار، ويملأ خزانات ضخمة (التي تشبه البحيرات الاصطناعية) توفر المياه للشرب والزراعة والكهرباء. ولكن مع ارتفاع حرارة الكوكب، تتغير وصفة الطقس. السؤال الكبير هو: هل سيعطينا المناخ المستقبلي مزيدًا من الماء، أم أقل منه، أم مجرد تدفق فوضوي وغير متوقع؟ هذا الأمر مهم لأن جفاف السد يعني معاناة البلدات والمزارع الموجودة أسفله. وإذا امتلأ السد بسرعة كبيرة، فقد يؤدي ذلك إلى فيضانات. إن فهم كيف سيتغير "طاهي المناخ" في إمدادات المياه أمر بالغ الأهمية للحفاظ على سلامة مستقبلنا.
قصة سد كوندوروما وبلورة المناخ البلورية
في أعماق جبال الأنديز الجنوبية في بيرو، فوق السحاب، يقع سد كوندوروما. إنه حارس عملاق يحجز خلفه نهر كولكا، ويعمل كبطارية مائية ضخمة للمنطقة. تشبه هذه الدراسة تحقيقًا يسافر عبر الزمن لمعرفة ما سيحدث لبطارية المياه هذه في العقود القادمة. أراد الباحثون معرفة: إذا استمر المناخ في التغير، فهل سيكون النهر الذي يغذي هذا السد يحتوي على مزيد من الماء، أم أقل، أم سيكون مجرد ورقة رابحة غير متوقعة؟
للإجابة على ذلك، لم يكتفِ الفريق بالتخمين؛ بل بنوا توأمًا رقميًا لحوض النهر باستخدام أداة تسمى نموذج GR4J. فكر في هذا النموذج كأنه لعبة فيديو فائقة الدقة لمحاكاة النهر. لقد غدّوه ببيانات تاريخية حقيقية من عام 1981 إلى 2014 للتأكد من أنهم يلعبون اللعبة بشكل صحيح. وبمجرد أن تعمل "اللعبة" بسلاسة، طلبوا منها محاكاة المستقبل. لكنهم لم يطلبوا ذلك من طاهٍ واحد؛ بل طلبوا من فريق مكون من 31 نموذجًا مناخيًا مختلفًا (من مشروع عالمي يسمى CMIP6) التنبؤ بالطقس لسيناريوهين مستقبليين مختلفين: أحدهما حيث نحاول أن نكون "أخضر" نوعًا ما (SSP2-4.5)، والآخر حيث نستمر في حرق الكثير من الوقود الأحفوري (SSP5-8.5).
النتائج: مستقبل أكثر رطوبة، وحرارة، وجنونًا
رسمت عمليات المحاكاة صورة لمستقبل أكثر دفئًا بكل تأكيد. فمتوسط درجة الحرارة في هذه المنطقة المرتفعة، والتي تتراوح حاليًا بين 6.0 و7.0 درجات مئوية، من المتوقع أن يرتفع باطراد. وبحلول نهاية القرن، وتحت سيناريو الانبعاثات العالية، قد يصل متوسط درجة الحرارة إلى ما بين 9.0 و9.5 درجة مئوية، مع وصول بعض الأيام المتطرفة إلى أكثر من 11.0 درجة مئوية. هذا الاحترار هو إشارة ثابتة عبر جميع النماذج؛ فالفريق واثق تمامًا من أن المنطقة تزداد سخونة.
أما فيما يتعلق بالأمطار، فالقصة أكثر تعقيدًا. تشير عمليات المحاكاة إلى أن المنطقة ستصبح رطبة بشكل عام. تاريخيًا، كانت المنطقة تستقبل ما بين 600 و800 ملم من الأمطار سنويًا. وفي المستقبل القريب (2030-2060)، قد يقفز هذا الرقم إلى 700-1000 ملم. وبحلول نهاية القرن، قد يصل المتوسط إلى 800-1400 ملم. ومع ذلك، وجد الفريق الكثير من عدم اليقين هنا، خاصة تحت سيناريو الانبعاثات العالية. فقد توقعت بعض النماذح كميات هائلة من الأمطار، بينما كانت نماذج أخرى أكثر اعتدالًا. الأمر يشبه سؤال مجموعة من الطهاة عن كمية الملح التي يجب إضافتها؛ معظمهم اتفقوا على "المزيد"، لكن بعضهم أراد إضافة جبل من الملح، بينما كان الآخرون أكثر حذرًا.
تدفق المياه: مفاجأة في الموسم الجاف
هنا تصبح القصة مثيرة للاهتمام حقًا. نظر الباحثون في كيفية تأثير هذه الأمطار والحرارة الإضافية على تدفق النهر. ووجدوا أن إجمالي كمية المياه المتدفقة إلى السد من المتوقع أن تزداد. لكن توقيت هذه الزيادة هو المفاجأة الحقيقية.
خلال الموسم الرطب (يناير إلى أبريل)، سيشهد النهر على الأرجح زيادات معتدلة في التدفق، تمامًا مثل الأمطار. لكن المفاجأة الحقيقية تحدث خلال الموسم الجاف (مايو إلى ديسمبر). في الماضي، كان النهر منخفضًا جدًا خلال هذه الأشهر، حيث ينخفض أحيانًا إلى أقل من 5 م³/ثانية. وتشير عمليات المحاكاة إلى أنه تحت سيناريو الانبعاثات العالية، يمكن أن يزداد التدفق خلال هذه الأشهر الجافة بنسبة مذهلة، تصل إلى 138.15% في بعض الأشهر بحلول نهاية القرن!
والآن، يوضح المؤلفون بعناية أن هذه النسبة المئوية الضخمة لا تعني أن النهر سيتحول إلى محيط هائج بين عشية وضحاها. فبسبب نقطة البداية (الأساس) المنخفضة جدًا، فإن حتى كمية صغيرة من الماء الإضافي تبدو كقفزة مئوية هائلة. ومع ذلك، فإن الاتجاه واضح: من المتوقع أن يصبح الموسم الجاف أقل جفافًا.
ماذا يعني هذا للسد؟
خلصت الدراسة إلى أنه بينما سيظل الإيقاع الموسمي للنهر (رطب في الصيف، جاف في الشتاء) كما هو على الأرجح، فإن حجم المياه سيتغير. من المحتمل أن يشهد السد المزيد من المياه بشكل عام، لكن المستقبل مليء بـ "ماذا لو". وتكون حالة عدم اليقين في أعلى مستوياتها تحت أسوأ سيناريو مناخي، مما يعني أن النهر قد يكون أكثر رطوبة مما هو متوقع، أو قد يكون التدفق أكثر اضطرابًا.
يقترح الباحثون أن مديري السدود بحاجة إلى الاستعداد لهذا الواقع الجديد. لا يمكنهم التخطيط للمتوسط فقط؛ بل يجب عليهم الاستعداد لنطاق أوسع من الاحتمالات. توفر هذه الدراسة خارطة طريق لكيفية استخدام نماذج المناخ المعقدة هذه لاتخاذ قرارات أفضل، مما يضمن استمرار قدرة سد كوندوروما على حماية وإمداد المياه لسكان جنوب بيرو، بغض النظر عما يقرر طهاة المناخ طبخه في المستقبل.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.