Human impacts on the 2015 equatorial Asia drought: the role of air-sea coupling in the event attribution study
تُظهر هذه الدراسة أن إهمال الاقتران بين الغلاف الجوي والمحيطات في نماذج عزو الأحداث يؤدي إلى المبالغة في تقدير المساهمة البشرية في جفاف شرق آسيا الاستوائي لعام 2015، حيث تفشل عمليات المحاكاة التي تقتصر على الغلاف الجوي فقط في رصد التغذية الراجعة الحرارية لدرجة حرارة سطح البحر الحاسمة التي تقلل من كسر المخاطر المنسوبة.
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
عندما يحاول العلماء فهم سبب وقوع حدث جوي متطرف معين، فإنهم غالبًا ما يطرحون سؤالًا بسيطًا ولكنه عميق: إلى أي مدى جعل التغير المناخي الناجم عن الأنشطة البشرية هذا الحدث أكثر عرضة للوقوع؟ هذا المجال، المعروف باسم "تنسيب الأحداث" (event attribution)، يعتمد على تشغيل نماذج حاسوبية معقدة لمناخ الأرض. وللحصول على إجابة، يقوم الباحثون عادةً بتشغيل مجموعتين من عمليات المحاكاة. تحاكي المجموعة الأولى العالم كما هو اليوم، مع جميع غازات الاحتباس الحراري التي أطلقها البشر. أما المجموعة الأخرى، فتتخيل عالمًا "افتراضيًا" لم تحدث فيه تلك الانبعاثات قط، وهو ما يمثل خط الأساس للتقلبات المناخية الطبيعية. ومن خلال مقارنة عدد مرات حدوث كارثة معينة، مثل الجفاف الشديد، في هذين العالمين المختلفين، يمكن للعلماء حساب المساهمة البشرية في مخاطر هذا الحدث.
ومع ذلك، فإن الأرض نظام حيث يوجد المحيط والغلاف الجوي في حالة حوار مستمر وديناميكي؛ فدرجة حرارة سطح البحر تؤثر على الهواء فوقه، والرياح والأمطار بدورها تبرد أو تسخن المحيط. ولسنوات عديدة، غالبًا ما استخدم الباحثون نوعًا مبسطًا من النماذج في دراسات التنسيب هذه. تعامل هذه النماذج المحيط كخلفية ثابتة، حيث تغذي الغلاف الجوي بخريطة درجات حرارة ثابتة دون السماح للغلاف الجوي بتغيير المحيط في المقابل. وبينما يوفر هذا النهج الوقت وقدرة الحوسبة، فإنه يتجاهل التغذية المرتدة ثنائية الاتجاه التي تقود الكثير من طقسنا. ويبقى السؤال: هل يهم هذا "الحوار المفقود" عندما نحاول تحديد أسباب كارثة معينة؟
قام فريق من الباحثين بقيادة أكيرا هاسيغاوا من جامعة طوكيو باختبار هذه الفكرة تحديدًا باستخدام الجفاف الشديد الذي ضرب شرق آسيا الاستوائية خلال موسم الجفاف لعام 2015. في ذلك العام، تسببت ظاهرة "النينيو" الضخمة، والتي تميزت بمياه محيطية دافئة بشكل غير عادي في وسط المحيط الهادئ، في إضعاف أنماط الرياح العالمية التي تجلب الأمطار عادةً إلى المنطقة. وكانت النتيجة نقصًا مدمرًا في هطول الأمطار. أراد الباحثون معرف الدى إذا كانت النماذج المبسطة المعتادة تعطي صورة دقيقة لمدى مساهمة الاحترار البشري في فترة الجفاف هذه، أم أن التغذية المرتدة المفقودة للمحيط كانت تشوه النتائج.
ولإيجاد الإجابة، أجرى الفريق نوعين متميزين من التجارب الحاسوبية واسعة النطاق. استخدم النوع الأول نموذجًا "مزدوج الاقتران" بالكامل (fully coupled model)، حيث يمكن للغلاف الجوي والمحيط التفاعل بحرية، وتبادل الحرارة والرطوبة تمامًا كما يحدثان في الواقع. أما النوع الثاني، فقد استخدم نموذجًا للغلاف الجوي فقط (atmosphere-only model)، حيث يُجبر المحيط على البقاء تمامًا كما كان في التجربة الأولى، غير قادر على التفاعل مع الرياح والسحب المتغيرة فوقه. وقد تم تشغيل كلتا مجموعتي المحاكاة تحت سيناريوهين: أحدهما يعكس الظروف التاريخية الفعلية لعام 2015، والآخر يمثل عالمًا بدون الاحترار الناجم عن الأنشطة البشرية. ومن خلال مقارنة النتائج بين مجموعات المحاكاة الأربع المختلفة، استطاع الباحثون عزل التأثير المحدد للتفاعل بين الهواء والبحر على استنتاجاتهم.
كشفت النتائج عن خلل كبير في النهج المبسط. ففي عمليات محاكاة الغلاف الجوي فقط، طور النموذج انحيازًا مستمرًا: حيث بالغ في تقدير حركة الهواء الصاعدة فوق بحر الفلبين، وهي منطقة تقع شمال المنطقة المتضررة من الجفاف. في العالم الحقيقي وفي النموذج مزدوج الاقتران، يستجيب المحيط لهذا الهواء الصاعد عبر تبريد السطح، مما يحد طبيعيًا من مدى قوة تلك الحركة الصاعدة. ولكن لأن النموذج المبسط لم يكن بإمكانه السماح للمحيط بالتبريد، استمر الهواء في الصعود دون رادع. هذه الحركة الصاعدة المفرطة في الشمال فرضت حركة هبوط تعويضية فوق شرق آسيا الاستوائية، مما جعل المنطقة تبدو أكثر جفافًا في نموذج المناخ الأساسي الخاص بها مما هي عليه في الواقع.
كان لهذا الجفاف الاصطناعي تأثير مباشر ومضلل على نتائج التنسيب. نظرًا لأن النموذج المبسط بدأ بمناخ جاف للغاية بالفعل، لم يبدُ الجفاف لعام 2015 شديد الوطأة بالمقارنة. من الناحية الإحصائية، حسب النموذج أن احتمال وقوع مثل هذا الحدث الجاف في عالم بدون احترار بشري كان منخفضًا جدًا. وعندما يكون احتمال وقوع حدث ما في عالم "بدون احترار" منخفضًا، ومع ذلك يحدث هذا الحدث في العالم الحقيقي، فإن الرياضيات تشير إلى أن التأثير البشري يجب أن يكون مرتفعًا جدًا. وبناءً على ذلك، قدر نموذج الغلاف الجوي فقط أن النشاط البشري كان مسؤولاً عن حوالي 44 بالمائة من خطر جفاف عام 2015.
في المقابل، رسم النموذج مزدوج الاقتران بالكامل، الذي سمح للمحيط بأن "يتنفس" ويتفاعل، صورة مختلفة. فمن خلال محاكاة التغذية المرتدة لتبريد سطح البحر بشكل صحيح، أنتج مناخًا أساسيًا أكثر دقة وغير جاف بشكل اصطناعي. وفي هذه المحاكاة الأكثر واقعية، كان الجفاف لعام 2015 لا يزال حدثًا نادرًا، لكنه لم يكن نادرًا كما اقترح النموذج المبسط. وانخفضت نسبة المساهمة البشرية المحسوبة بشكل كبير لتصل إلى حوالي 20 بالمائة. وتشير الدراسة إلى أنه من خلال تجاهل قدرة المحيط على الاستجابة للغلاف الجوي، بالغت النماذج المبسطة في تقدير دور الاحترار البشري في هذه الكارثة المحددة بأكثر من الضعف.
وجد الباحثون أنه بينما حدد كلا النموذجين بشكل صحيح أن ظاهرة "النينيو" كانت المحرك الرئيسي للجفاف، إلا أن النموذج المبسط فشل في التقاط التقلبات الطبيعية لمناخ المنطقة. لم تستطع محاكاة الغلاف الجوي فقط إعادة إنتاج العلاقة المعقدة بين درجات حرارة سطح البحر وهطول الأمطار الموجودة في العالم الحقيقي، لا سيما في المناطق المحاطة بالمحيطات مثل شرق آسيا الاستوائية. أدى هذا إلى خطأ منهجي حيث قلل النموذج من احتمالية حدوث حالات الجفاف الشديد بشكل طبيعي، مما أدى بدوره إلى تضخيم التأثير المحسوب لتغير المناخ.
لا ينفي هذا العمل قيمة النماذج المبسطة، التي تظل مفيدة للعديد من أنواع أبحاث المناخ. ومع ذلك، فإنه يسلط الضوء على قصور حاسم عند دراسة الأحداث المتطرفة في المناطق التي يرتبط فيها المحيط والغلاف الجوي ارتباطًا وثيقًا. وتوضح الدراسة أنه بالنسبة لأحداث مثل جفاف شرق آسيا الاستوائية لعام 2015، فإن الاعتماد فقط على النماذج التي تعامل المحيط كمسرح سلبي قد يؤدي إلى المبالغة في تقدير التأثير البشري. وتشير النتائج إلى أنه لفهم بصمات تغير المناخ على كوارث معينة حقًا، يجب على العلماء مراعاة الحوار الكامل ثنائي الاتجاه بين البحر والسماء.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.