Climate and weather drivers increase landfalling typhoons during the Maunder (Solar) Minimum

تعد الأعاصير المدارية من أقوى القوى على وجه الأرض، وهي قادرة على إعادة تشكيل الخطوط الساحلية وتعطيل حياة شعوب بأكملها عبر مناطق شاسعة. وفي غرب المحيط الهادئ، حيث تبلغ هذه العواصف ذروة تكرارها، ظل العلماء لفترة طويلة يكافحون لفهم سبب ارتفاع وانخفاض أعدادها على مدى عقود. إن سجلات الأقمار الصناعية الحديثة، التي توفر بياناتنا الأكثر موثوقية، تمتد لنحو خمسة وأربعين عاماً فقط. وهذه النافذة القصيرة تجعل من الصعب الفصل بين التقلبات الطبيعية وآثار الأنشطة البشرية، مثل انبعاثات الغازات الدفيئة. ولرؤية الصورة الأكبر، يجب على الباحثين النظر إلى الوراء في الزمن كثيراً، إلى عصور ما قبل التصنيع، عندما كان المناخ مدفوعاً بالقوى الطبيعية وحدها. أحد هذه العصور كان "الحد الأدنى لـ ماوندر" (Maunder Minimum)، وهي فترة كانت تقريباً بين عامي 1650 و1680 عندما كان قرص الشمس هادئاً بشكل غير عادي، مما أدى إلى إنتاج عدد قليل جداً من البقع الشمسية وإرسال طاقة أقل إلى الأرض. وقد تزامنت هذه الفترة مع المرحلة الأبرد من "العصر الجليدي الصغير"، وهو امتداد لقرون من درجات الحرارة العالمية الأكثر برودة. إن فهم كيفية سلوك المناخ خلال هذه الفترة الشمسية الهادئة يقدم نافذة فريدة على كيفية استجابة نظام الطقس في الأرض للتغيرات الطبيعية، بمعزل عن التلوث الحديث.

قام فريق من الباحثين الآن بدمج السجلات الصينية القديمة مع الذكاء الاصطناعي الحديث لحل لغز من ذلك العصر: لماذا ضربت الكثير من الأعاصي سواحل الصين بين عامي 1651 و1680؟ تكمن الإجابة في التقاء نادر لعاملين: تحول في نمط المناخ العالمي، ورمية نرد في الطقس اليومي للغلاف الجوي. ومن خلال الربط بين الوثائق التاريخية الرقمية والمحاكاة الحاسوبية القوية، تكشف الدراسة أن خفوت ضوء الشمس أدى إلى تغيير فرق درجات الحرارة بين المناطق الاستوائية والقطبين، مما أدى إلى تقوية الدورة الهوائية العالمية التي تغذي العواصف. وفي الوقت نفسه، دفعت التباينات العشوائية في الطقس أماكن ولادة هذه العواصف لتصبح أقرب إلى الساحل الصيني، مما حول زيادة عامة في نشاط العواصف إلى طفرة محددة في عمليات وصولها إلى اليابسة.

تبدأ القصة بسجل تاريخي مذهل يُعرف باسم REACHES، والذي يجمع الحسابات المكتوبة بخط اليد من المسؤولين الصينيين الذين يعود تاريخهم إلى سلالتي مينغ وتشينغ. توثق هذه السجلات بدقة أحداث الطقس المتطرفة، بما في ذلك العدد الشهري للأعاصي المدارية التي تضرب السواحل الشرقية والجنوبية للبلاد. وتظهر البيانات ذروة غير مسبوقة ومثيرة للدهشة في عمليات وصول الأعاصي إلى اليابسة خلال "الحد الأدنى لـ ماوندر"، وهي الفترة التي كانت فيها الشمس في أضعف حالاتها. ولفهم سبب حدوث ذلك، لجأ الباحثون إلى نموذج "Ai2 Climate Emulator Version 2"، وهو نموذج ذكاء اصطناعي متطور تم تدريبه على بيانات الطقس الحديثة. وبخلاف النماذج المناخية التقليدية التي قد تستغرق شهوراً لتشغيل محاكاة لقرن واحد، يمكن لهذه الأداة المدعومة بالذكاء الاصطناعي توليد مئات السنين من التاريخ المناخي في غضون ساعات قلي القليلة. استخدم الفريق هذا النموذج لإنشاء مجموعة كبيرة من السيناريوهات المناخية الممكنة للفترة ما بين 1500 و1850، مع تغذية النموذج ببيانات مُعاد بناؤها عن درجات حرارة المحيطات والجليد البحري من ذلك الوقت.

أكدت عمليات المحاكاة ما اقترحته السجلات التاريخية: شهد غرب المحيط الهادي زيادة كبيرة في نشاط الأعاصي المدارية خلال فترة "الحد الأدنى لـ ماوندر". ومع ذلك، كشفت النماذج الحاسوبية أن هذه الزيادة لم تكن مجرد رد فعل بسيط لدرجات الحرارة المنخفضة. وجد الباحثون أن خفوت الشمس أدى إلى تبريد المناطق ذات خطوط العرض العليا في نصف الكرة الشمالي بدرجة أكبر بكثير مما برد المناطق الاستوائية. وقد خلق هذا فرقاً أكبر في درجات الحرارة بين خط الاستواء والقطبين. وفي الغلاف الجوي، يعمل التدرج الحراري الحاد مثل منحدر أكثر انحداراً، مما يجعل الهواء يتحرك بقوة أكبر. وقد أدى هذا إلى تكثيف "دورة هادلي"، وهي دورة هوائية عالمية ضخمة ترتفع بالقرب من خط الاستواء وتهبط في المناطق شبه المدارية. وتخلق دورة هادلي الأقوى ظروفاً أكثر ملاءمة لتشكل "الاضطرابات البذرية" (seed disturbances)—وهي الدوامات الأولية من الهواء والرطوبة التي يمكن أن تنمو لتصبح أعاصي كاملة. وأظهرت عمليات المحاكاة أن هذه الآلية وحدها زادت إجمالي عدد العواصف في غرب المحيط الهادئ بنسبة تقارب عشرة بالمائة.

ومع ذلك، فإن وجود عدد أكبر من العواصف في المحيط لا يعني تلقائياً وصول المزيد من العواصف إلى الساحل. فالمسار الذي تسلكه العاصفة يعتمد بشكل كبير على مكان ولادتها وكيفية توجيه الرياح لها. اكتشف الباحثون أن الطفرة المحددة في وصول الأعاصي إلى اليابسة على طول الساحل الجنوبي للصين كانت مدفوعة بعامل مختلف: العشوائية. ففي السنوات ما بين 1651 و1680، كانت الظروف الجوية في الغلاف الجوي تصب في مصلحة ولادة العواصف في موقع محدد—شرق الفلبين وفوق بحر الصين الجنوبي. وعندما تتشكل العواصف في هذا المكان، تقوم الرياح السائدة طبيعياً بدفعها نحو الشمال الغربي، مباشرة باتجاه الساحل الجنوبي للصين. ووجدت الدراسة أن هذا التحول في مكان الولادة لم يكن ناتجاً عن تغيير يمكن التنبؤ به في أنماط الرياح واسعة النطاق، والتي كانت تميل في الواقع إلى توجيه العواصف بعيداً عن الساحل. بل كان نتيجة لتباينات عشوائية في الطقس، وهو نوع من "الضجيج الجوي" الذي حدد بدقة أين ستتشكل العواصف.

ولاختبار مدى ارتباط هذا بتغير المناخ مقابل الطقس، أجرى الفريق مئات عمليات المحاكاة. ووجدوا أنه بينما أدت التغيرات المناخية (خفوت الشمس وما نتج عنه من أنماط درجات حرارة المحيطات) إلى زيادة إجمالي عدد العواصف عبر حوض المحيط بأكस्टम، إلا أن عدداً قليلاً فقط من عمليات المحاكاة المحددة استطاعت إعادة إنتاج النمط الدقيق لوصول الأعاصي إلى اليابسة كما هو مسجل في السجلات الصينية. وفي معظم عمليات المحاكاة، تشكلت العواصف في أماكن مختلفة قليلاً وأخطأت طريقها نحو الساحل، رغم أن إجمالي عدد العواصف كان مرتفعاً. ويشير هذا إلى أن الطفرة الهائلة في وصول الأعاصي إلى اليابسة المسجلة في التاريخ كانت "عاصفة مثالية" لشيئين: مناخ جعل المزيد من العواصف بشكل عام، ورمية نرد "محظوظة" (أو سيئة الحظ) من الطقس وضعت تلك العواصف في مسار تصادم مباشر مع الساحل. وأشار الباحثون إلى أن دور التباينات العشوائية للطقس في قيادة التغيرات طويلة الأمد غالباً ما يتم التغاضي عنه، حيث يركز العلماء عادةً على المحركات المناخية واسعة النطاق مثل درجات حرارة المحيطات.

تناولت الدراسة أيضاً واستبعدت عدة نظريات أخرى كانت قد اقتُرحت لتفسير هذه الذروة التاريخية. اقترحت بعض الأفكار السابقة أن العواصف كانت ناجمة عن نمط "لا نينا" (La Niña)، حيث يكون شرق المحيط الهادئ أبرد من المعتاد، أو بسبب تحول نحو الجنوب في حزام السحب الماطرة بالقرب من خط الاستواء. ومع ذلك، أظهر التحليل الجديد أن درجات حرارة المحيطات خلال هذه الفترة كانت تشبه في الواقع نمط "النينيو" (El Niño)، مع مياه أكثر دفئاً في الشرق وأكثر برودة في الغرب. علاوة على ذلك، لم تدعم البيانات الفكرة القائلة بأن رياح التوجيه واسعة النطاق قد تغيرت بطريقة تدفع المزيد من العواصف نحو الساحل. وتشير الأدلة بوضوح إلى الجمع بين زيادة في أعداد العواصف مدفوعة بالمناخ، وتحول في أماكن ولادة العواصف مدفوع بالطقس.

لهذا الاكتشاف تداعيات تمتد إلى ما هو أبعد من تاريخ أعاصي الصين. وتوضح الدراسة أن الأحداث الجوية العشوائية يمكن أن تترك بصمة دائمة على الاتجاهات المناخية على مدى عقود، وهو مفهوم يتحدى كيفية توقع العلماء لمخاطر العواصف المستقبلية. وإذا كان للصدفة الطبيعية دور كبير كهذا في الماضي، فيجب أخذ ذلك بعين الاعتبار بدقة عند التنبؤ بكيفية سلوك العواصف في عالم دافئ. كما يسلط البحث الضوء على المخاطر المحتملة لإدارة الإشعاع الشمسي، وهي تقنية هندسة جيولوجية مقترحة تتضمن تخفيف ضوء الشمس لتبريد الكوكب. وتشير عمليات المحاكاة إلى أن تقليل ضوء الشمس قد يؤدي دون قصد إلى تقوية الدورة الهوائية العالمية وزيادة وتيرة الأعاصي في غرب المحيط الهادئ، حتى لو نجح في خفض درجات الحرارة العالمية.

اعتمدت القدرة على كشف هذه التفاصيل على تعاون فريد بين التاريخ والتكنولوجيا. فمن خلال استخدام نموذج المحاكاة المدعوم بالذكاء الاصطناعي لتشغيل آلاف السنين من عمليات المحاكاة ومقارنتها بالسجلات الدقيقة واليومية التي احتفظ بها المسؤولون الصينيون منذ قرون، تمكن الباحثون من عزل المحركات المحددة لهذا الحدث التاريخي. وتؤكد الدراسة أن "الحد الأدنى لـ ماوندر" كان وقتاً شهد نشاطاً مرتفعاً للأعاصي المدارية، مدفوعاً بشمس أكثر برودة أعادت تشكيل التدرج الحراري العالمي. لكنها تُظهر أيضاً أن التأثير المحدد على السكان البشر اعتمد على الطبيعة الفوضوية وغير المتوقعة للطقس نفسه. وكما يذكر المؤلفون، فإن فهم هذه التباينات الطبيعية أمر ضروري للفصل بين إشارة تغير المناخ الناجم عن النشاط البشري وبين "ضجيج" التباين الطبيعي، لضمان أن تكون التوقعات المستقبلية لمخاطر العواصف دقيقة قدر الإمكان. ويعمل هذا العمل كتذكير بأن النظام المناخي هو تفاعل معقد بين القوى المستمرة طويلة الأمد والأحداث العشوائية العابرة، وأنه يجب فهم كليهما لاستيعك كامل القصة عن عالمنا المتغير.