Evaluation and Future Projections of Hourly Precipitation Extremes from ERA5- and CMIP6-Driven Regional Climate Simulations of over Australia
تقيم هذه الدراسة عمليات محاكاة المناخ الإقليمي المدفوعة ببيانات ERA5 وCMIP6 مقابل البيانات الرصدية لتوضيح أنه في حين تتباين التوقعات المستقبلية لتقلبات هطول الأمطار الساعية في أستراليا باختلاف سيناريو الانبعاثات والنموذج، فمن المتوقع حدوث زيادات قوية في وتيرة وحجم هذه الأحداث في ظل ظروف الانبعاثات العالية، مما يؤكد الحاجة الماسة لخفض الانبعاثات واستخدام مجموعات النماذج المتعددة لتحسين تقييمات مخاطر الفيضانات.
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
يُعد المطر جزءًا أساسيًا من الحياة على كوكب الأرض، ولكن عندما يسقط بسرعة كبيرة، فإنه يتحول إلى قوة تدميرية. وبينما فهم العلماء منذ فترة طويلة كيف تتغير إجمالي معدلات هطول الأمطار اليومية مع المناخ الدافئ، فإن الفيضانات الأكثر خطورة غالبًا ما تحدث في نطاق زمني أقصر بكثير. هذه هي الفيضانات المفاجئة، الناتجة عن عواصف تفرغ كميات هائلة من المياه في ساعة واحدة فقط. ولفهم هذه الأحداث والتنبؤ بها، يجب على الباحثين النظر في شدة المطر المتساقط في ساعات مفردة، وليس فقط الإجمالي لليوم بأكمله. وهذه مهمة صعبة لأن الغلاف الجوي معقد، والأدوات المستخدمة لمحاكاته — وهي نماذج حاسوبية قوية — واجهت تاريخيًا صعوبة في رصد نوبات المطر العنيفة والقصيرة الأمد التي تؤدي إلى الفيضانات الحضرية وفشل البنية التحتية. ومع ارتفاع حرارة الكوكب، يحتفظ الهواء بمزيد من الرطوبة، مما يمكن أن يغذي هذه الهطولات المطرية الشديدة، ولكن النمط الدقيق لكيفية حدوث ذلك عبر قارة شاسعة ومتنوعة مثل أستراليا ظل غير واضح.
لقد وضع فريق من الباحثين هدفًا لحل هذا اللغز من خلال اختبار الجيل الأحدث من محاكاة المناخ مقابل بيانات من العالم الحقيقي، والتنبؤ بكيفية تغير تطرفات هطول الأمطار بالساعة في المستقبل. لقد ركزوا على أستراليا، وهي قارة تعد فيها الفيضانات خطرًا متكررًا ومكلفًا، حيث تؤثر على المجتمعات من الشمال الاستوائي إلى الجنوب المعتدل. استخدم الفريق خمسة نماذج مناخية إقليمية مختلفة، وهي برامج حاسوبية متطورة تركز على مناطق محددة لتقديم توقعات جوية مفصلة. وقد تم تشغيل هذه النماذج باستخدام نوعين مختلفين من المدخلات: استخدمت إحدى المجموعات بيانات الطقس التاريخية لمعرفة مدى قدرة النماذج على إعادة إنتاج الماضي، بينما استخدمت مجموعة أخرى سيناريوهات مناخية مستقبلية للتنبؤ بما قد يحدث بحلول نهاية القرن. وقارن الباحثون مخرجات النماذج مقابل مجموعة بيانات عالمية عالية الجودة تجمع بين ملاحظات الأقمار الصناعية والرادار والمحطات الأرضية لإنشاء صورة موثوقة لما حدث بالفعل.
كشف تقييم الماضي أن النماذج جيدة جدًا في التقاط الأنماط العامة لهطول الأمطار عبر أستراليا؛ فقد نجحت في إعادة إنتاج الأماكن التي يسقط فيها المطر في أغلب الأحيان وكيف يتغير مع الفصول. ومع ذلك، عندما تعلق الأمر بالأحداث الأكثر تطرفًا — وهي نوبات المطر النادرة التي تستمر لساعة واحدة وتسبب أكبر قدر من الضرر — أظهرت النماذج نقاط ضعف كبيرة. وبينما استطاعت محاكاة السلوك المتوسط للمطر، إلا أنها غالبًا ما قللت من تقدير الشدة المطلقة للعواصف الأكثر حدة. كانت بعض النماذج أفضل من غيرها؛ إذ تمكنت بعض التكوينات المحددة من إعادة إنتاج الحالات المتطرفة بدقة أكبر بكثير، بينما أخفقت أخرى باستمرار في تحقيق ذلك، لا سيما في الشمال الاستوائي حيث يحدث الحمل الحراري الأكثر شدة. وسلط هذا الاكتشاف الضوء على أنه بينما تُفهم الخطوط العريضة للمناخ، تظل التفاصيل الدقيقة للطقس المتطرف تحديًا للتكنولوجيا الحالية.
وعندما وجه الباحثون اهتمامهم نحو المستقبل، اعتمدت النتائج بشكل كبير على المسار الذي تسلكه البشرية فيما يتعلق بانبعاثات الغازات الدفيئة. ففي ظل سيناريو يتم فيه خفض الانبعاثات بشكل جذري، كانت التغييرات في تطرفات هطول الأمطار بالساعة ضعيفة وغير متسقة، حيث اختلفت النماذج فيما بينها حول ما إذا كان المطر سيصبح أكثر رطوبة أو أكثر جفافًا. ومع ذلك، تحت سيناريو استمرار ارتفاع الانبعاثات، أصبحت الصورة أكثر وضوحًا وإثارة للقلق. ففي هذا المستقبل ذي الانبعاثات العالية، اتفقت جميع النماذج على أن شدة هطول الأمطار بالساعة ستزداد بشكل كبير عبر القارة. ومن المتوقع أن تصبح العواصف الأكثر تطرفًا، تلك التي تفرغ أكبر كميات من المياه في أقصر وقت، أكثر تكرارًا وأكثر قوة. ولم يكن هذا التكثيف موحدًا؛ إذ يُتوقع أن تشهد الأجزاء الشمالية والشرقية من أستراليا أكبر الزيادات المطلقة في شدة هطول الأمطار.
ولعل الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة هو كيف أثرت ندرة الحدث على مخاطره المستقبلية. فقد حسب الباحثون مدى زيادة وتيرة هذه العواصف لكل درجة يرتفع فيها حرارة الكوكب. ووجدوا أنه بينما ستصبح أحداث المطر الغزيرة الشائعة أكثر تكرارًا، فإن العواصف الأكثر ندرة وعنفًا ستزداد بمعدل أسرع بكثير. وبالنسب بالنسبة لأحداث هطول الأمطار الأكثر تطرفًا بالساعة، من المتوقع أن ترتفع وتيرة حدوثها بأكثر من ثلاثين بالمائة لكل درجة من درجات الاحترار. وهذا يعني أن الفيضانات المفاجئة الأكثر خطورة، والتي تعد حاليًا حوادث نادرة، يمكن أن تصبح أكثر شيوعًا بشكل ملحوظ في عالم أكثر دفئًا. وتشير الدراسة إلى أن خطر الفيضانات الكارثية لا يتزايد فحسب، بل يتسارع بشكل غير متناسب مع احترار المناخ.
كما أكدت الدراسة أن عدم اليقين في هذه التوقعات يأتي في المقام الأول من الاختلافات بين النماذج نفسها. ونظرًا لأن النماذج تستخدم مقاربات رياضية مختلفة لمحاكاة الغلاف الجوي، فإنها تنتج نتائج مختلفة، خاصة بالنسبة للأحداث الأكثر شدة. ومع ذلك، وبالرغم من هذه الاختلافات، فإن اتجاه التغيير ثابت: عالم أكثر دفئًا سيجلب حالات هطول أمطار أكثر تكرارًا وشدة بالساعة. وخلص الباحثون إلى أنه لإدارة مخاطر الفيضانات المستقبلية، يجب على المخططين وصناع السياسات الاعتماد على توقعات المجموعات (ensemble projections) التي تأخذ في الاعتبار مجموعة من الاحتمالات، بدلاً من الاعتماد على نموذج واحد. كما أشاروا إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تركز على نماذج ذات دقة أعلى يمكنها محاكاة فيزياء العواصف بشكل صريح، مما قد يحسن قدرتنا على التنبؤ بهذه الأحداث الخطيرة. ويؤكد هذا العمل حقيقة حرجة: بينما لا يمكننا بعد التنبؤ بالحجم الدقيق لكل عاصفة مستقبيلة، فإن الاتجاه واضح، ومن المرجح أن تُلمس التأثيرات الأكثر شدة في المناطق المعرضة بالفعل لهطول أمطار كثيفة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.