A Global Assessment of Bimodality Underlying Normalized Drought Indices (SPI and SPEI)
يؤكد هذا التقييم العالمي أن فرضية التوزيع أحادي المنوال التي تستند إليها مؤشرات الجفاف المعيارية مثل SPI وSPEI هي فرضية صحيحة لمعظم المواقع والتطبيقات، حيث يُعد ثنائية المنوال ظاهرة نادرة تقتصر أساساً على فترات التراكم القصيرة في المناطق القاحلة شديدة الموسمية، حيث تنجم غالباً عن عيوب في البيانات بدلاً من عمليات مناخية حقيقية.
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
على مدى عقود، اعتمد علماء الأرصاد الجوية ومديرو الموارد المائية على طريقة محددة لقياس الجفاف لتحديد متى تكون منطقة ما في حالة خطر. فهم لا ينظرون فقط إلى كمية الأمطار التي هطلت بالأمس؛ بل ينظرون إلى كمية الأمطار التي هطلت على فترة زمنية، مثل ثلاثة أشهر أو سنة، ويقارنون ذلك الإجمالي بما هو معتاد في ذلك الوقت المحدد من السنة. يخلق هذا التباين درجة تخبرنا ما إذا كان المكان أكثر رطوبة أو جفافاً من المعتاد. ولتحويل هذه الأرقام الخام إلى درجة، يستخدم العلماء أداة رياضية تفترض أن أنماط الأمطار في أي مكان تتبع منحنى واحداً ناعماً. تخيل تلاً له قمة واحدة في المنتصف؛ هذا الشكل يشير إلى أن معظم السنوات تكون متوسطة، مع وجود سنوات أقل في الحالات شديدة الرطوبة أو شديدة الجفاف، وأن الانتقال بين هذه الحالات يكون تدريجياً. لقد كان هذا الافتراض هو الأساس لمراقبة الجفاف عالمياً، ولكن حتى الآن، لم يقم أحد بالتحقق بدقة مما إذا كان العالم الحقيقي يتوافق بالفعل مع شكل التل الواحد هذا في كل مكان.
وضع فريق من الباحثين هدفاً لاختبار هذا الافتراض القائم منذ زمن طويل عبر الكوكب بأكته. أرادوا معرفة ما إذا كانت بيانات الأمطار المستخدمة لحساب درجات الجفاف تشكل في أي وقت قمتين متميزتين بدلاً من قمة واحدة. في العالم الحقيقي، يعني نمط القمتين أن مكاناً ما لديه نوعان مختلفان تماماً من السنوات الجوية: ربما مجموعة من السنوات شديدة الجفاف ومجموعة أخرى منفصلة من السنوات شديدة الرطوبة، مع وجود سنوات قليلة جداً بينهما. إذا وجد نمط "التل المزدوج" هذا، فإن الأدوات الرياضية القياسية المستخدمة لقياس الجفاف قد تكون مضللة، مما قد يخفي الشدة الحقيقية لفترات الجفاف أو يخطئ في تحديد فترات الرطوبة. فحص الباحثون السجلات المناخية العالمية، باحثين في بيانات هطول الأمطار من عام 1901 إلى عام 2021، لمعرفة ما إذا كان سلوك القمتين هذا سمة شائعة لمناخنا أم استثناءً نادراً.
وجدت الدراسة، التي حللت بيانات من مجموعتين رئيسيتين من البيانات المناخية العالمية، أن القلق بشأن نمط القمتين غير مبرر إلى حد كبير بالنسبة لمعظم العالم. اكتشف الباحثون أن افتراض التل الواحد ينطبق في الغالبية العظمى من المواقع وفي جميع المواسم تقريباً. وُجد أن "ثنائية المنوال" (Bimodality)، وهو المصطلح العلمي لوجود قمتين، كانت حدثاً نادراً. وعندما ظهرت، كانت حصرياً تقريباً في المناطق الحارة والجافة مثل حواف الصحراء الكبرى، وشبه الجزيرة العربية، وأجزاء من أستراليا وأمريكا الجنوبية. وحتى في هذه المناطق الجافة، كان نمط القمتين مرئياً فقط عند النظر في نوافذ زمنية قصيرة جداً، مثل تراكم الأمطار لمدة ثلاثة أشهر. وكما نظر الباحثون في فترات أطول، مثل ستة أشهر أو سنة كاملة، اختفت القمم المزدوجة، واندمجت مرة أخرى في منحنى واحد ناعم. يشير هذا إلى أنه بينما قد يكون لشهر معين في صحراء جافة نموذجان جويان متميزان، فإن المناخ عبر فترة زمنية أطول يعمل على تنعيم هذه الاختلافات.
استقصى الباحثون أيضاً لماذا بدت بعض البيانات وكأنها تظهر قمتين في حين لا ينبغي لها ذلك. ووجدوا أن العديد من حالات أنماط القمتين الظاهرة لم تكن نات عن الطبيعة على الإطلاق، بل عن أخطاء في البيانات نفسها. في بعض المواقع، احتوت السجلات على فترات طويلة من الأرقام المتطابقة، ويرجح أن ذلك بسبب ملء البيانات المفقودة بقيم متوسطة دون وضع علامات توضيحية مناسبة. وفي أماكن أخرى، تم تقريب البيانات إلى عدد محدد من الأرقام، مما خلق طفرات اصطناعية بدت كقمة ثانية. وبمجرد إزالة أخطاء البيانات هذه، انخفض عدد المواقع التي تظهر نمط قمتين حقيقي بشكل كبير. كما بحثت الدراسة في كيفية تأثير تضمين الأيام التي لا تسقط فيها أمطار على النتائج. وبينما أدى تضمين أيام انعدام المطر إلى زيادة ظهور القمم المزدوجة في المناطق الجافة، أشار الباحثون إلى أن حسابات الجفاف القياسية عادة ما تتعامل مع هذه الأصفار بشكل منفصل، لذا فإن هذا لا يمثل مشكلة عملية كبيرة لمعظم المستخدمين.
وعندما قارن الباحثون بين مؤشر هطول الأمطار القياسي ونسخة أكثر تعقيداً تأخذ في الاعتبار أيضاً التبخر واستخدام النباتات للمياه، ظلت النتائج متسقة. أظهرت النسخة الأكثر تعقيداً حالات أقل من القمم المزدوجة، مما يشير إلى أن إضافة المزيد من التفاصيل الفيزيائية إلى الحساب يجعل البيانات تبدو أكثر شبهاً بمنحنى واحد ناعم. وخلصت الدراسة إلى أن الخوف من وجود ثنائية المنوال التي تنتهك قواعد مراقبة الجفاف هو أمر مبالغ فيه. بالنسبة للغالبية العظمى من العالم، وللفترات الزمنية التي يستخدمها مراقبو الجفاف بشكل شائع، فإن نموذج التل الواحد دقيق. أما الأماكن القليلة التي قد يعاني فيها النموذج، فهي محدودة بمناخات موسمية جافة محددة بين خطي عرض 30 درجة شمالاً و30 درجة جنوباً، وفقط عند النظر في أطر زمنية قصيرة جداً.
بالنسبة للعلماء والمسؤولين الذين يتتبعون الجفاف، فإن هذه النتيجة تمثل ارتياحاً. فهي تعني أنه يمكنهم الاستمرار في استخدام الطرق الموثوقة والمعتمدة لحساب درجات الجفاف دون الحاجة إلى تغيير أنظمتهم لمعظم العالم. ومع ذلك، تقدم الدراسة تحذيراً محدداً لأولئك الذين يعملون في المناطق القاحلة ذات المواسم الرطبة والجافة الحادة. في هذه المناطق المحددة، وخاصة عند استخدام نوافذ زمنية قصيرة مدتها ثلاثة أشهر، من الحكمة إلقاء نظرة سريعة على البيانات للتأكد من أنها لا تحتوي على قمتين متميزتين. وإذا وُجدت قمة مزدوجة، فهناك أدوات رياضية أكثر تقدماً متاحة للتعامل معها، لكنها مطلوبة فقط في عدد ضئيل جداً من الحالات. وتؤكد الأبحاث أن نهج المنحنى الواحد البسيط قوي، ويتعامل مع تعقيد المناخ العالمي بدقة مذهلة، وأن الاستثناءات النادرة هي عادة مجرد سمات غريبة في البيانات وليست خللاً جوهرياً في العلم.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.