Role of Winter Surface Longwave Cloud Radiative Effect over the Ural Mountains in the Arctic–Eurasian Teleconnection
تكشف هذه الدراسة أن شذوذ تأثير السحب في الأشعة الموجية الطويلة السطحية خلال فصل الشتاء فوق جبال الأورال يقود التباين المناخي في القطب الشمالي وأوراسيا من خلال نمط دوراني يتوسطه موجة روسبي، والذي يتم تعديله بشكل كبير ولكن لا يتغير جوهرياً بفعل فقدان الجليد في بحر بارنتس وكارا خلال فصل الخريف.
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، راقب العلماء تناقضاً محيراً يتكشف في نصف الكرة الشمالي. فبينما يسخن القطب الشمالي بمعدل أسرع بكثير من بقية الكوكب، عانت أوراسيا مراراً من شتاءات قاسية، حيث سيطرت موجات برد مستمرة وثلوج كثيفة على مناطق كان ينبغي أن تكون أكثر اعتدالاً. وقد أدى هذا إلى جدل قائم منذ فترة طويلة: هل ذوبان الجليد البحري في القطب الشمالي هو السبب المباشر لمواسم الشتاء المتجمدة، أم أن هناك شيئاً آخر يدفع الهواء البارد جنوباً؟ الغلاف الجوي نظام معقد حيث تؤدي التغيرات في منطقة ما إلى تموجات خارجة، لكن تحديد أي آلية بالضبط تطلق كارثة شتوية معينة ظل أمراً مستعصياً. وقد اشتبه الباحثون لفترة طويلة في أن فقدان الجليد البحري في بحري بارنتس وكارا، الواقعين شمال روسيا، يلعب دوراً، لكن السلسلة الدقيقة من الأحداث التي تربط رقعة من المياه المفتوحة بعاصفة ثلجية في سيبيريا كانت صعبة التتبع.
لقد وجهت دراسة جديدة أجراها باحثون من جامعة فودان ومؤسسات أخرى اهتمامها إلى قطعة مختلفة من هذه الأحجية: السحب. في قلب الشتاء، عندما لا تشرق الشمس فوق الأفق لأسابيع، يفقد سطح الأرض الحرارة بسرعة في الفضاء. وتعمل السحب مثل بطانية سميكة، تحبس بعض تلك الحرارة المتسربة وتحافظ على دفء الأرض أكثر مما ستكون عليه لولاها. ركز الباحثون على منطقة محددة تمتد من بحري بارنتس وكارا عبر جبال الأورال. ومن خلال تحليل بيانات الطقس لعقود من الزمن، اكتشفوا أن سماكة وتغطية السحب فوق جبال الأورال تختلف بشكل كبير من سنة إلى أخرى، وأن هذه الاختلافات هي محرك قوي لأنماط الطقس الشتوي عبر القارة بأكملها.
وجد الفريق أنه عندما تخف التغطية السحابية فوق جبال الأورال، تفقد الأرض هناك الحرارة بسرعة أكبر من المعتاد. ويخلق هذا التبريد السريع للهواء السطحي نظام ضغط مرتفع، وهو عبارة عن قبة ضخمة من الهواء الهابط تعمل كحاجز أمام التدفق الطبيعي من الغرب إلى الشرق للغلاف الجاري. وتؤدي قبة الضغط المرتفع هذه فوق جبال الأورال إلى إطلاق سلسلة من التفاعلات، حيث ترسل موجة من الاضطرابات الجوية شرقاً عبر أوراسيا. وتعمل هذه الموجة على تعميق منخفضات الضغط الجوي فوق شرق آسيا، مما يفتح الباب فعلياً أمام الهواء القطبي القارس للاندفاع جنوباً. والنتيجة هي نمط متميز: بينما تسخن جرينلاند، تتجمد شمال أوراسيا. وتظهر الدراسة أن هذه الآلية المدفوعة بالسحب هي محرك أساسي لهذه الأحداث البردية المتطرفة، مما يخلق رابطاً مباشراً بين الخصائص الإشعاعية للسماء فوق جبال الأورال ودرجة حرارة الأرض على بعد آلاف الأميال.
ومع ذلك، فإن القصة لا تنتهي عند السحب. فقد بحث الباحثون أيضاً في دور الجليد البحري، وتحديداً من خلال النظر في كيفية تأثير كمية الجليد في بحري بارنتس وكارا خلال أشهر الخريف على هذه الأنماط الشتوية. وكشف تحليلهم أنه بينما لا يعد فقدان الجليد البحري هو المحرك الرئيسي لموجات الهواء البارد، إلا أنه يعمل كمضخم قوي. فعندما يكون الجليد البحري في الخريف منخفضاً، يصبح التبريد المرتبط بالسحب فوق جبال الأورال أكثر شدة، وبالتالي يصبح نظام الضغط المرتفع الناتج أقوى. وهذا بدوره يجعل سلسلة الموجات المترتبة في اتجاه مجرى الريح أكثر قوة، مما يدفع الهواء البارد لمسافة أبعد جنوباً ويجعل الشتاء أكثر برودة مما كان سيكون عليه لولا ذلك. وفي محاكاتهم الحاسوبية، وجد الباحثون أن إزالة الجليد البحري في الخريف زادت من التبريد الإقليمي بنسبة 1تقريباً 17 بالمائة. ويشير هذا إلى أنه بينما لا يتسبب فقدان الجليد البحري في حدوث موجة البرد بمفرده، فإنه يؤدي إلى تفاقم الظروف بشكل كبير عندما يكون الإعداد الجوي مهيأً بالفعل للتجمد.
اعتمدت الدراسة على مزيج من السجلات التاريخية للطقس والنماذج الحاسوبية المتطورة لفصل هذه العوامل المختلفة. ومن خلال إجراء عمليات محاكاة حيث استطاعوا التحكم في كمية الجليد البحري مع إبقاء كل شيء آخر ثابتاً، تمكن الفريق من عزل المساهمة المحددة للجليد. ووجدوا أن أنماط دوران الغلاف الجوي المدفوعة بتغيرات السحب كانت هي القوة المهيمنة، بينما عمل الجليد البحري كمعدل ثانوي يمكنه تحويل شتاء بارد إلى شتاء قارس. وهذا التمييز أمر بالغ الأهمية لأنه يوضح أن العلاقة بين احترار القطب الشمالي وموجات البرد في أوراسيا ليست علاقة سبب ونتيجة بسيطة حيث يدفع الجليد الذائب الهواء البارد مباشرة نحو الجنوب. بدلاً من ذلك، هي تفاعل أكثر دقة حيث يقوي فقدان الجليد البحري نمطاً جوياً قائماً مدفوعاً بتغطية السحب وتبريد السطح.
تساعد النتائج في تفسير سبب كون بعض الشتاءات قاسية بشكل استثنائي بينما تكون أخرى أكثر اعتدالاً، حتى مع ارتفاع حرارة القطب الشمالي. ويكمن المفتاح في التفاعل بين السحب فوق جبال الأورال والجليد البحري في الشمال. فعندما تخف السحب ويكون الجليد البحري في الخريف منخفضاً، يصبح الغلاف الجوي مهيأً لموجة برد كبرى. ويؤكد عمل الباحثين أن فهم التطرف الشتوي يتطلب النظر إلى النظام بأكمله، من توازن الإشعاع للسحب إلى مدى الجليد البحري. ويشير ذلك إلى أنه بينما يتغير القطب الشمالي بالفعل، فإن الآليات المحددة التي تجلب الهواء البارد إلى أوراسيا معقدة وتعتمد على توازن دقيق بين الظروف الجوية والسطحية. ومن خلال تحديد جبال الأورال كنقطة ساخنة حاسمة حيث تقود التأثيرات الإشعاعية للسحب هذه التغييرات، تقدم الدراسة صورة أوضح لكيفية بقاء القطب الشمالي وخطوط العرض المتوسطة متصلين، حتى مع ارتفاع حرارة الكوكب.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.