A comprehensive methodology for drought projection analysis in temperate regions applied to Denmark

غالبًا ما يُتخيل الجفاف على أنه فترة طويلة وجافة حيث يتوقف المطر ببساطة عن الهطول. وفي العقل الجمعي، يُنظر إليه كحدث واحد متجانس يؤدي إلى جفاف التربة والأنهار والموائد المائية في آن واحد. ومع ذلك، بالنسبة للعلماء الذين يدرسون دورة المياه، فإن الجفاف ظاهرة أكثر تعقيدًا يمكن قياسها بطرق مختلفة اعتمادًا على ما يتم رصده. فالجفاف الميتيورولوجي (الأرصادي) ينظر إلى السماء، ويقيس كمية الأمطار المفقودة مقارنة بالمتوسط. أما الجفاف الهيدرولوجي فينظر إلى الأرض، ويقيس كمية المياه المتبقية في التربة والأنهار والخزانات الجوفية. ولا يحدث هذان النوعان من الجفاف دائمًا في نفس الوقت أو بنفس الشدة. وفي المناطق المعتدلة مثل شمال أوروبا، حيث تكون الشتاء باردة والصيف معتدلًا، تتعقد العلاقة بين المطر وتوافر المياه بفعل الفصول. إن فهم كيفية تفاعل هذه الأنواع المختلفة من الجفاف أمر بالغ الأهمية للمزارعين ومديري المياه وكل من يعتمد على إمدادات مياه مستقرة، خاصة مع تغير المناخ.

لقد أشارت الدراسات العالمية لعقود من الزمن إلى أن شمال أوروبا سيصبح أكثر رطوبة في المستقبل، مع حالات جفاف أقل بشكل عام. وغالبًا ما تعتمد هذه التوقعات الواسعة على أساليب تنظر إلى هطول الأمطار على فترات طويلة، مثل سنة كاملة، لتنعيم البيانات. لكن هذا النهج قد يغفل التحولات الموسمية الحادة التي تحدد مناخ أماكن مثل الدنمارك. وتتحدى دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة كوبنهاغن، والمعهد الدنماركي للأرصاد الجوية، والمسح الجيولوجي للدنمارك وغرينلاند، هذه الرؤية العالمية. فمن خلال التركيز تحديدًا على الدنمارك، طور الفريق طريقة أكثر تفصيلًا لتتبع حالات الجفاف تأخذ في الاعتبار الفصول المتميزة وطبقات النظام المائي المختلفة. وتشير أعمالهم إلى أنه بينما قد تصبح البلاد بالفعل أكثر رطوبة في المتوسط، فإنها ستواجه أيضًا خطرًا أكثر تكرارًا وشدة من حالات الجفاف الصيفي، مما يخلق مفارقة مفادها أن المستقبل الأكثر رطوبة لا يعني بالضريد مستقبلًا أكثر أمانًا.

بدأ الباحثون بالإقرار بأن النماذج العالمية السابقة غالبًا ما تفشل في التقاط تفاصيل المناخات المحلية. وأشاروا إلى أن النظر في هطول الأمطار لمدة عام كامل يمكن أن يخفي حقيقة أن شتاءً رطبًا جدًا قد يتبعه صيف جاف جدًا. ولإصلاح ذلك، ابتكروا طريقة خطوة بخطوة لتحليل حالات الجفاف في الدنمارك، وهي دولة صغيرة ذات تضاريس متنوعة من التربة الرملية والطينية ومصبات الأنهار الصغيرة. لقد دمجوا توقعات مناخية عالية الدقة، والتي تتنبأ بأنماط الطقس المستقبلية، مع نموذج حاسوبي متطور للنظام المائي في البلاد. وقد سمح لهم ذلك بمحاكاة ليس فقط كمية الأمطار التي ستهطل، بل أيضًا كيفية انتقال تلك الأمطار عبر التربة، وصولًا إلى الأنهار، ثم نزولًا إلى المياه الجوفية. واستخدموا تقنية محددة تنظر إلى وتيرة حالات الجفاف عند مستويات مختلفة من الشدة، من فترات الجفاف المتوسطة إلى الأحداث القصوى، بدلاً من مجرد عد عدد المرات التي يحدث فيها الجفاف.

تكشف نتائج عمليات المحاكاة التي أجروها عن نمط موسمي واضح أغفلته الدراسات العالمية. تتوقع النماذج أن تشهد الدنمارك أمطارًا أكثر بكما في شهري الشتاء والربيع، مما يؤدي إلى انخفاض حالات الجفاف في هذين الفصلين. ومع ذلك، يروي الصيف قصة مختلفة. فمع ارتفاع حرارة الكوكب، يحتفظ الهواء بمزيد من الرطوبة ويسحب المزيد من الماء من التربة من خلال عملية تسمى "النتح التبخري"، حيث يتبخر الماء من الأرض ويتحرر من النباتات. وعلى الرغم من أن إجمالي كمية الأمطار قد لا تنخفض بشكل كبير في الصيف، إلا أن الحرارة المتزايدة تعني أن التربة تجف بسرعة أكبر. ووجد الباحثون أنه بحلول نهاية القرن، ستزداد وتيرة الجفاف الميتيورولوجي (الأرصادي) — وهي الفترات التي يكون فيها الهواء والتربة جافين — بشكل حاد خلال أشهر الصيف. وفي بعض السيناريوهات، قد يحدث جفاف صيفي متوسط كل عامين، وهي قفزة كبيرة عن الظروف الحالية.

هذا الارتفاع في جفاف الهواء والتربة لا يترجم بشكل موحد إلى المياه تحت الأرض. فقد وجدت الدراسة أن استجابة الأنهار والمياه الجوفية لهذه الظروف المتغيرة متفاوتة للغاية وتعتمد على الجيولوجيا المحلية. ففي أجزاء كثيرة من الدنمارك، يعمل المطر الإضافي الذي يسقط في الشتاء كعازل؛ فهو يعيد شحن المياه الجوفية ويحافظ على تدفق الأنهار، مما يعني أن جفاف مجاري الأطراف والمياه الجوفية قد يصبح أقل تكرارًا بشكل عام. ومع ذلك، فإن هذه الحماية ليست عالمية. ففي مناطق معينة، لا سيما حيث تكون التربة رملية أو حيث يكون الري المفرط، يكون الجفاف الصيفي شديدًا لدرجة تفوق قدرة الشحن الشتوي. وفي هذه المواقع المحددة، تتوقع النماذج أن تنخفض مستويات المياه الجوفية بشكل متكرر، مما يؤدي إلى زيادة متزامنة في كل من الجفاف الميتيورولوجي والجفاف المائي الجوفي. وهذا يسلط الضور على أن المتوسط الوطني قد يكون مضللاً؛ فبينما قد تكون البلاد ككل أكثر رطوبة، قد تواجه مناطق محددة واقعًا أكثر جفافًا بكثير.

كما بحث الباحثون في دور الري، الذي يُستخدم بشكل أساسي في الجزء الغربي من البلاد. ووجدوا أنه على الرغم من أن الري يساعد، إلا أنه ليس حلاً كاملاً. بل في الواقع، تشير النماذج إلى أن الطلب على مياه الري قد يتجاوز ما هو مسموح به قانونًا أو متاح فعليًا، خاصة خلال فصول الصيف الأكثر حرارة. وتوضح الدراسة أن البنية التحتية الحالية وتصاريح المياه قد لا تكون كافية للتعويض عن زيادة جفاف التربة. علاوة على ذلك، اكتشف الفريق أن الطريقة التي يُقاس بها الجفاف تهم كثيرًا. فعندما طبقوا نفس الأساليب المستخدمة في الدراسات العالمية على بيانات الدنمارك، حصلوا على نتائج أظهرت حالات جفاف أقل، مما أكد أن التباين بين النتائج العالمية والمحلية يعود إلى طريقة الحساب، وليس إلى البيانات نفسها. فمن خلال استخدام طريقة تحترم الفصول وتنظر في مستويات الشدة المختلفة، كشفوا عن مخاطر كانت غير مرئية سابقًا.

في نهاية المطاف، تعد هذه الدراسة بمثابة تحذير ودليل للمستقبل. فهي توضح أن المناخ الدافئ في المناطق المعتدلة يمكن أن يخلق وضعًا معقدًا حيث تزداد كمية المياه الإجمالية، ولكن توقيت وتوافر هذه المياه يصبح أكثر اضطرابًا. وتشير النتوات إلى أن المزارعين ومديري المياه في الدنمارك بحاجة إلى الاستعداد لمستقبل تتبع فيه فترات الشتاء الرطبة فترات جفاف صيفية أكثر حدة وتكرارًا. وتؤكد الدراسة على أهمية النظر إلى الجفاف ليس كحدث واحد، بل كسلسلة من العمليات المترابطة التي تؤثر على السماء والتربة والمياه الجوفية بمعدلات مختلفة. ومن خلال اعتماد نهج أكثر تفصيلًا لتحليل هذه التغييرات، يمكن للعلماء تقديم توجيهات أفضل للتكيف مع مناخ أصبح أكثر رطوبة، وأكثر جفافًا في فصول حرجة.