Evidence the ocean is losing less heat in the northern Atlantic and the AMOC has started to slowly weaken
تقدم هذه الدراسة أدلة قوية على أن الدورة التقلبية الأطلسية الجنوبية (AMOC) قد ضعفت بنسبة 14% تقريبًا خلال الثلاثين عامًا الماضية، وهو تغير ناتج عن انخفاض كبير في فقدان حرارة المحيط في شمال الأطلسي يُعزى إلى التغير المناخي القسري.
المؤلفون الأصليون:Michael Bell, Richard Allan, Jonathan Baker, Helene Hewitt, Laura Jackson, Helen Johnson, William Kay, Chunlei Liu, Michael Mayer, Rowan Sutton, Richard Wood, Ke Yang
المؤلفون الأصليون: Michael Bell, Richard Allan, Jonathan Baker, Helene Hewitt, Laura Jackson, Helen Johnson, William Kay, Chunlei Liu, Michael Mayer, Rowan Sutton, Richard Wood, Ke Yang
يعد المحيط الأطلسي موطناً لحزام ناقل مائي ضخم وبطيء الحركة يُعرف باسم "الدورة التقلبية الأطلسية الطولية". يعمل هذا النظام كمحرك حراري عالمي، حيث يسحب المياه الدافئة من المناطق الاستوائية نحو الشمال وينقل المياه الباردة والعميقة عائداً نحو الجنوب. وبينما تنتقل هذه المياه الدافقة شمالاً، فإنها تطلق الحرارة في الهواء، وهي عملية تحافظ على مناخ أوروبا معتدلاً بشكل ملحوظ عما سيكون عليه عند خطوط العرض المرتفعة هذه. وقد أدرك العلماء منذ فترة طويلة أنه إذا تباطأت هذه الدورة أو توقفت، فقد تكون العواقب على أنماط الطقوبة ومستويات سطح البحر جسيمة. ومع ذلك، فإن قياس قوة هذا التيار تحت الماء أمر صعب لأن قوته تتذبذب طبيعياً من سنة إلى أخرى، مما يجعل من الصعب التمييز ما إذا كان الانخفاض المؤقت مجرد ضجيج أم بداية لتراجع طويل الأمد.
تقدم دراسة جديدة بقيادة باحثين من مكتب الأرصاد الجوية البريطاني ومؤسسات أخرى طريقة جديدة للنظر في هذه المشكلة. فبدلاً من محاولة قياس التيار بشكل مباشر، وهو ما يتطلب عقوداً من المراقبة المستمرة للفصل بين الإشارة والضجيج، نظر الفريق إلى الحرارة التي يفقدها المحيط للغلاف الجوي. والمنطق هنا بسيط: فشدة التدفق الشمالي للمحيط مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بكمية الحرارة التي يفقدها في طريقه. فإذا ضعفت الدورة، تصل مياه دافئة أقل إلى الشمال، ويفقد المحيط حرارة أقل للهواء. ومن خلال تحليل بيانات الأقمار الصناعية والسجلات الجوية من عام 1985 إلى عام 2023، وجد الباحثون أن كمية الحرارة المفقودة من شمال المحيط الأطلسي قد انخفضت بشكل كبير. وقد حسبوا أن المحيط في هذه المنطقة يفقد الآن حرارة أقل بنسبة 18 بالمائة تقريباً عما كان عليه في بداية فترة دراستهم. وهذا الانخفاض كبير لدرجة أنه من النادر جداً رؤية مثل هذا التغيير في المحاكاة الحاسوبية للمناخ قبل بدء التأثير البشري، مما يشير إلى أن هذا التحول هو نتيجة مباشرة للاحتباس الحراري.
باستخدام العلاقة القوية بين فقدان الحرارة وقوة التيار التي وجدوها في النماذج المناخية، ترجم الباحثون هذا الانخفاض في فقدان الحرارة إلى تقدير لسرعة تيار المحيط. وتشير حساباتهم إلى أن الدورة التقلبية الأطلسية الطولية قد ضعفت بنسبة 14 بالمائة تقريباً خلال الثلاثين عاماً الماضية. وتتوافق هذه النتيجة مع التراجع الأبطأ الذي لوحظ في القياسات المباشرة التي أجرتها شبكة من المستشعرات المثبتة في المحيط منذ عام 2004، وتساعد في تفسيره. وتجادل الدراسة بأن النظر في فقدان الحرارة يعد وسيلة أكثر موثوقية للكشف عن الاتجاهات طويلة الأمد مقارنة بالاعتماد فقط على السجل القصير والمضطرب للقياسات المباشرة، أو على الأدلة غير المباشرة مثل درجات حرارة سطح البحر، والتي قد تكون مضللة. ورغم أن التيار لم ينهار بعد، إلا أن الأدلة تشير إلى تباطؤ مستمر مدفوع بالنشاط البشري قد بدأ بالفعل، مما يقدم صورة أوضح لكيفية استجابة قلب الكوكب المحيطي لعالم يزداد دفئاً.
ملخص تقني: أدلة على انخفاض فقدان حرارة المحيط وضعف الدورة التقلبية الأطلسية الجنوبية (AMOC) في شمال المحيط الأطلسي
بيان المشكلة تعد الدورة التقلبية الأطلسية الجنوبية (AMOC) مكوناً حاسماً في نظام المناخ العالمي، حيث تنقل المياه السطحية الدافئة شمالاً والمياه العميقة الباردة جنوباً. وبينما تتوقع نماذج المناخ بشكل قوي ضعف هذه الدورة خلال هذا القرن نتيجة للإشعاع القسري، إلا أن توقيت وحجم هذا التراجع يظلان غير مؤكدين. إن السجلات الرصدية المباشرة من مصفوفة "RAPID" عند خط عرض 26.5 شمالاً، والمتاحة فقط منذ عام 2004، قصيرة جداً للتمييز بين الاتجاهات البشرية المنشأ والتقلبات الداخلية ذات العقد الزمنية. علاوة على ذلك، فإن المؤشرات الموجودة التي تُستخدم لتمديد سجل الـ AMOC إلى الوراء في الزمن — مثل بصمات درجة حرارة سطح البحر (SST)، ومستوى سطح البحر، والملوحة — قد قدمت نتائج متضاربة فيما يتعلق ببداية ومعدل الضعف، وغالباً ما يكون ذلك بسبب الحساسية للقوى الخارجية أو عدم اليقين الرصدي.
المنهجية لمعالجة حالات عدم اليقين هذه، تستخدم هذه الدراسة مؤشراً قائماً على الآلية: وهو صافي التدفق الحراري الصاعد (NUSHF) في شمال المحيط الأطلسي. ويجادل المؤلفون بأنه في ظل الاحتباس الحراري، فإن الحد من فقدان الحرارة من المحيط إلى الغلاف الجوي هو المحرك الأساسي لضعف الـ AMOC.
مصادر البيانات: تستخدم الدراسة بيانات DEEP-C (تشخيص مسارات طاقة الأرض في النظام المناخي) الإصدار 5.1. وبخلاف تقديرات الـ NUSHF المستمدة مباشرة من إعادة التحليل الجوي (والتي تكون عرضة لاتجاهات زائفة وتفتقر إلى القيود الرصدية)، فإن بيانات DEEP-C متوازنة طاقياً؛ فهي مشتقة من قياسات الأقمار الصناعية للإشعاع عند قمة الغلاف الجوي (TOA) (مثل ERBE وCERES) مدمجة مع بيانات إعادة التحليل الجوي لحساب تباعد الطاقة الجوية وتغيرات المحتوى الحراري. توفر هذه الطريقة تقديرات لتدفق السطح مقيدة رصدياً.
فترة التحليل والمنطقة: تغطي الدراسة الفترة من 1985 إلى 2023، مع التركيز على حوض الأطلسي بين خط عرض 26.5 شمالاً و70 شمالاً.
النهج الإحصائي:
تم حساب الاتجاهات الخطية لـ NUSHF باستخدام ثلاثة مجموعات مختلفة من بيانات إعادة التحليل (ERA5، JRA55، MERRA2) التي تمت معالجتها من خلال إطار عمل DEEP-C.
لربط اتجاهات NUSHF بقوة الـ AMOC، استخدم المؤلفون محاكاة نماذج المناخ CMAP6، بما في ذلك تجارب التحكم في ما قبل العصر الصناعي (piControl)، والتجارية التاريخية، وSSP2-4.5، وSSP5-8.5، وتجارب CO2 المفاجئة بمقدار 4 أضعاف (abrupt-4xCO2).
تم إنشاء ارتباطات بين الـ AMOC عند خط عرض 26.5 شمالاً ومتوسط الـ NUSHF خلال السنوات العشر السابقة، وهو تأخير زمني وُجد أنه يحسن قوة الارتباط في محاكاة النماذج.
تمت مقارنة اتجاهات NUSHF المرصودة مقابل توزيع اتجاهات الـ 40 عاماً في محاكاة piControl لتقييم الأهمية الإحصائية بالنسبة للتقلب الطبيعي.
النتائج الرئيسية
انخفاض فقدان الحرارة المرصود: تجد الدراسة أن الحرارة التي فقدها المحيط الأطلسي بين خط عرض 26.5 شمالاً و70 شمالاً انخفضت بنحو 18 ± 10% (فاصل ثقة 95%) خلال فترة 39 عاماً من 1985 إلى 2023. ويُقدر معدل الانخفاض بـ 0.047 بيتاواط (PW) لكل عقد.
الأهمية الإحصائية: يقع هذا الانخفاض المرصود عند الطرف الخارجي الأقصى لتوزيع اتجاهات الـ 40 عاماً الموجودة في محاكاة CMIP6 piControl. وتحديداً، كان اتجاه واحد فقط من أصل 324 اتجاهاً في piControl سالباً بقدر اتجاه ERA5 DEEP-C، ولم يكن أي منها سالباً بقدر اتجاهات JRA55 وMERRA2. يشير هذا إلى أن التغيير المرصود من غير المرجح أن يكون مدفوعاً بالتقلبات الداخلية وحدها، ومن المرجح أن يكون نتيجة للتغير المناخي القسري.
ضعف الـ AMOC المستنتج: باستخدام الارتباط القوي (r² = 0.93) بين اتجاهات NUSHF واتجاهات AMOC في محاكاة CMIP6، استنتج المؤلفون التغير في قوة الـ AMOC. بناءً على اتجاهات الـ 30 عاماً لـ NUSHF (المتوسطة على مدى 10 سنوات سابقة)، يُقدر أن الـ AMOC عند خط عرض 26.5 شمالاً قد ضعف بنسبة 14.2 ± 13.9% خلال الثلاثين عاماً الماضية.
الاتساق مع RAPID: إن اتجاه الـ AMOC المستنتج من بيانات DEEP-C (وهو -0.63 سيفرت/عقد لكل عقد للفترة 2005-2023 باستخدام تأخير 10 سنوات) يتسق مع، وإن كان أقل حدة قليلاً من، الاتجاه الذي رصدته مصفوفة RAPID (-0.89 سيفرت/عقد لكل عقد). ويشير المؤلفون إلى أن عدم اليقين في اتجاه RAPID أكبر بكثير من عدم اليقين في الاتجاه المستنتج من NUSHF.
الأهمية والادعاءات يزعم البحث أن نتائجه توفر أدلة أكثر قوة على بدء ضعف الـ AMOC مقارنة بالدراسات السابقة التي اعتمدت على مؤشرات غير مباشرة أو قياسات مباشرة قصيرة المدى. وتستند الأهمية إلى ثلاث نقاط:
الأساس الميكانيكي: من خلال استهداف خفض فقدان الحرارة السطحية، تعالج الدراسة الآلية الفيزيائية الأساسية التي تدفع ضعف الـ AMOC في ظل الاحترار العالمي، بدلاً من الاعتماد على ارتباطات ثانوية (مثل درجة حرارة سطح البحر) التي قد تكون مشوشة بعوامل أخرى.
قوة المؤشر: إن استخدام بيانات DEEP-C المتوازنة طاقياً يتغلب على مشكلات الموثوقية المرتبطة بتقديرات NUSHF المستمدة مباشرة من نماذج إعادة التحليل.
كشف الاتجاه: تخلص الدراسة إلى أن تدفقات الحرارة في شمال الأطلسي قد انخفضت استجابة لزيادة غازات الاحتباس الحراري، وأن الـ AMOC قد بدأ على الأرجح في اتجاه ضعف بطيء. ويؤكد المؤلفون أن هذا العمل يضيف بشكل كبير إلى الثقة في أن انخفاضاً طويل الأمد قد بدأ بالفعل، ويوفر تقديراً قوياً لمعدل التغيير الأخير، مما يسد الفجوة التي تركها القصر الزمني لسجل رصد RAPID.