Analysis and Predictive Modelling of Oceanic Variables in the Atlantic Ocean Using Multivariate Statistical Methods

ليست الطبقات العليا من المحيط مجرد طبقة ثابتة ومتجانسة من المياه، بل هي نظام ديناميكي حيث تترابط الحرارة والملوحة والحركة في تبادل مستمر ومعقد. تخيل سطح المحيط كمحرك هائل ومتحول: فدرجة حرارة الماء، وكمية الملح المذاب فيه، وسرعة واتجاه التيارات، كلها عوامل تؤثر في بعضها البعض. تحدد هذه العوامل كيفية تحرك المحيط، وكيفية تخزينه للحرارة، وكيفية تفاعله مع الغلاف الجوي فوقه. وفي المحيط الأطلسي، يعد هذا التفاعل حاسماً بشكل خاص لأنه يساعد في دفع أنماط الدورة الكبرى التي تنظم مناخ الأرض. لطالما عرف العلماء أن هذه المتغيرات مترابطة، لكن فهم كيفية دفع وسحب كل منها للآخر بدقة — وتحديداً أي منها يقود الآخر وأيها يسهل التنبؤ به — ظل لغزاً صعباً.

لقد وضع فريق من الباحثين من نيجيريا هدفاً لحل هذا اللغز عبر التعامل مع المحيط كمجموعة من المعادلات المترابطة. ركزوا على أربعة قياسات محددة مأخوذة من جنوب المحيط الأطلسي: درجة حرارة سطح البحر، والملوحة (أو ملوحة الماء)، وسرعة التيار المتحرك شرقاً وشمالاً. وباستخدام ملاحظات أوقيانوغرافية من خدمة كوبرنيكوس البحرية، حللوا المتوسطات الشهرية من يناير 2024 حتى أكتوبر 2025. لم يكن هدفهم مجرد مراقبة هذه المتغيرات، بل بناء نموذج رياضي يمكنه التنبؤ بمتغير واحد إذا عرفوا المتغيرات الأخرى. واختبروا مجموعة ثابتة مكونة من 28 سيناريو انحدار، متسائلين أسئلة مثل: "إذا عرفنا الملوحة والتدفق نحو الشمال، هل يمكننا التنبؤ بدرجة الحرارة؟" أو "إذا عرفنا درجة الحرارة والتدفق شرقاً، هل يمكننا التنبؤ بالملوحة؟". لقد أجروا هذه التوليفات المحددة لمعرفة أي مجموعة من المكونات تنتج التوقعات الأكثر دقة.

كشفت النتائج عن تسلسل هرمي مفاجئ في كيفية عمل المحيط. وجد الباحثون أن التيار المتحرك شرقاً هو المركز المحوري لهذا النظام؛ فقد تبين أنه المتغير الأسهل في التنبؤ به بناءً على المتغيرات الأخرى، حيث فسر النموذج ما يقرب من 77 بالمائة من سلوكه. والأهم من ذلك، كان هذا التيار الشرقي أيضاً هو المحرك الأقوى للمتغيرات الثلاثة الأخرى. فعندما حاول الباحثون التنبؤ بملوحة الماء، كان التيار الشرقي هو العامل الأهم الذي يحتاجون لمعرفته. وبالمثل، عند محاولة التنبؤ بدرجة الحرارة أو التدفق نحو الشمال، كان التيار الشرقي هو العامل الوحيد الذي قدم باستمرار إشارة موثوقة. يشير هذا إلى أن حركة المياه من الغرب إلى الشرق هي القوة الأساسية التي تنظم البيئة المحلية، حيث تعمل كقناة تنقل تأثير الحرارة والملوحة عبر المنطقة.

بدت العلاقة بين الملح والتيار الشرقي كطريق ذي اتجاهين. أظهرت الدراسة أن كمية الملح في الماء تؤثر بقوة على سرعة حركة التيار شرقاً، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أن الملح يغير كثافة الماء، مما يؤثر بدوره على الضغط الذي يحرك التدفق. وفي الوقت نفسه، تؤثر سرعة هذا التدفق الشرقي بقوة على توزيع الملح، حيث تقوم بكنسه ونقله فعلياً. وهذا يخلق حلقة تغذية راجعة وثيقة حيث تعدل كثافة المياه وحركتها بعضهما البعض باستمرار. ووجد الباحثون أن هذا الزوج المحدد من المتغيرات يمكن أن يتنبأ بكل منهما بالآخر بدقة عالية، مما يشكل نواة مستقرة داخل نظام المحيط الأكثر فوضوية.

ومع ذلك، ليس كل شيء في المحيط تحت سيطرة هذه التحركات الداخلية. فعندما حاول الفريق التنبؤ بدرجة حرارة سطح البحر باستخدام متغيرات المحيط الأخرى فقط، كان نموذجهم أقل نجاحاً، حيث فسر حوالي 23 بالمائة فقط من التغيرات. وكان الأمر ذاته بالنسبة للتيار المتحرك نحو الشمال، والذي كان قابلاً للتنبؤ بنسبة 27 بالمائة فقط من خلال المتغيرات الأخرى. هذا لا يعني أن النماذج فشلت، بل يعني أنها كشفت عن حد لما يمكن للميكانيكا الداخلية للمحيط تفسيره بمفردها. فدرجة الحرارة والتيار المتجه شمالاً يتأثران بشدة بعوامل خارج المياه نفسها، مثل الرياح، والحرارة القادمة من الشمس، وأنظمة الضغط في الغلاف الجوي. وتؤكد الدراسة أنه بينما تعتبر التيارات الداخلية للمحيط قوية، إلا أنها ليست القصة بأكملها؛ فالغلاف الجوي يلعب دوراً هائلاً في تشكيل درجة حرارة السطح وحركة المياه باتجاه الشمال والجنوب.

في نهاية المطاف، توفر هذه الأبحاث خريطة أوضح لكيفية عمل الطبقات العليا للمحيط الأطلسي. فهي تحدد التيار الشرقي باعتباره الركيزة الأساسية للنظام، والمتغير الأكثر ارتباطاً وثيقاً بالبنية الفيزيائية للمحيط. ومن خلال إظهار أن الملح والتدفق الشرقي مترابطان بعمق، وأن التدفق الشرقي هو الأفضل في التنبؤ بالمتغيرات الأخرى، تقدم الدراسة إطاراً عملياً لتحسين كيفية التنبؤ بظروف المحيط. كما تشير إلى أنه لفهم الحالة المستقبلية للمحيط، يجب أن نولي اهتماماً وثيقاً لهذه التيارات النطاقية وما تحمله من ملح. وفي الوقت نفسه، تذكرنا الدراسة بأنه للتنبؤ الكامل بدرجة الحرارة، لا يمكننا النظر إلى المحيط بمعزل عن غيره؛ بل يجب أن ننظر أيضاً إلى السماء، حيث يستمر الغلاف الجوي في قيادة التغييرات الأكثر أهمية.