How tropical instability waves impact the equatorial Pacific interannual SST variability and heat budget in 2024

يحتوي المحيط الهادئ الاستوائي على إيقاع سري يتحكم في الأنماط الجوية عبر بقاع العالم. وفي قلب هذا النظام، تقع منطقة من المياه الباردة تُعرف باسم "اللسان البارد"، والتي تستقر عادةً مباشرة على طول خط الاستواء. عندما تصبح هذه المياه دافئة بشكل غير عادي، فإنها تطلق ظاهرة "النينيو"، مما يجلب الأمطار الغزيرة إلى بعض الأماكن والجفاف إلى أماكن أخرى. وعندما تصبح باردة بشكل غير عادي، فإنها تطلق ظاهرة "اللا نينيا"، التي غالباً ما تعكس تلك التأثيرات. لطالما عرف العلماء أن الانتقال بين هاتين الحالتين لا يكون دائماً سلساً؛ فأحياناً يبدو أن المحيط يتردد، رافضاً أن يبرد كما هو متوقع بعد فترة دافئة. لسنوات، راقب الباحثون اللسان البارد، محاولين فهم القوى الخفية التي قد تدفع به نحو الدفء، وتؤخر وصول المرحلة الباردة التالية.

في عام 2024، وجه فريق من العلماء في جامعة نانجينغ لعلوم المعلومات والتكنولوجيا اهتمامهم إلى لحظة محددة ومثيرة للحيرة في هذه الدورة. فبعد حدث "النينيو" القوي في عامي 2023 وأوائل عام 2024، توقع العالم أن ينتقل المحيط الهادسي إلى مرحلة "اللا نينيا" بحلول أواخر عام 2024. وبدلاً من ذلك، توقفت عملية التبريد. فقد ظلت المياه في شرق المحيط الهادئ أكثر دفئاً مما كان متوقعاً، ولم تصل موجة البرودة المنتظرة أبداً. أراد الباحثون معرفة السبب، واشتبهوا في أن الإجابة تكمن في الحركة الفوضوية والمضطربة للمحيط نفسه، وبالتحديد في سلوك "أمواج عدم الاستقرار المدارية". وهذه الأمواج هي عبارة عن دوامات ضخمة ودوّارة تتشكل على حافة اللسان البارد، وتتحرك غرباً وتقوم بخلط المياه. ورغم أنه قد تمت دراستها من قبل، إلا أن دورها المحدد في عرقلة "اللا نينيا" لعام 2024 ظل غير واضح.

ولحل هذا اللغز، بنى الفريق نموذجاً رقمياً مفصلاً للمحيط الهادئ الاستوائي. لم يكتفوا بمراقبة المحيط فحسب، بل أنشأوا نسختين منه تعملان جنباً إلى جنب. في النسخة الأولى، سُمح للنموذج بالتصرف بشكل طبيعي، تاركاً تلك الأمواج المضطربة تتشكل وتتفاعل مع درجة حرارة الماء. وفي النسخة الثانية، استخدموا مرشحاً رياضياً لتنعيم المياه، مما أدى فعلياً إلى إزالة الأمواج مع إبقاء كل شيء آخر كما هو تماماً. ومن خلال مقارنة هاتين المحاكاتين، استطاعوا عزل التأثير الدقيق للأمواج. فإذا ظلت النسخة التي تحتوي على الأمواج أكثر دفئاً من النسخة التي لا تحتوي عليها، فهذا يعني أن الأمواج هي السبب في الدفء.

كانت النتائج مذهلة. أظهر النموذج أنه في صيف عام 2024، كانت أمواج عدم الاستقرار المدارية قوية للغاية، وأكثر نشاطاً بكثير من المعدل الطبيعي لذلك الوقت من العام. وفي المحاكاة التي سُمح فيها للأمواج بالوجود، ظل اللسان البارد دافئاً بشكل ملحوظ. أما في المحاكاة التي تمت فيها إزالة الأم waves، فقد بردت المياه بشكل أكثر دراماتيكية، لتصل إلى درجات حرارة كانت ستشير إلى "لا نينيا" واضحة. وجد الباحثون أن وجود هذه الأمواج قلل من تأثير التبريد بنسبة تقرب من النصف. وتحديداً، في منطقة "نيينو 3" الحرجة، أضعفت الأمواج الشذوذ في درجات الحرارة الباردة بنسبة 49 بالمائة. وهذا يشير إلى أن الأمواج عملت ككابح قوي، منع المحيط من البرودة كما يفعل عادةً بعد ظاهرة "النينيو".

ولفهم كيف تمكنت هذه الأمواج من تدفئة المياه، قام العلماء بتحليل ميزانية الحرارة لطبقة سطح المحيط. لقد نظروا إلى مصدر الحرارة وإلى أين تذهب. واكتشفوا أن المحرك الرئيسي لم يكن الشمس أو الهواء فوق المحيط، بل حركة المياه نفسها. فقد خلقت الأمواج تدفقاً هائلاً للمياه الدافئة من الشمال والجنوب، مما دفعها نحو خط الاستواء. هذه الحركة الأفقية للمياه، المدفوعة بالأمواج المضطربة، أضافت حرارة إلى اللسان البرد بمعدل 0.81 درجة مئوية شهرياً. ولوضع ذلك في المنظور، كان تأثير التدفئة هذا أقوى بنحو ثلاث مرات من الحرارة التي يتلقاها المحيط من الشمس والغلاف الجوي معاً. كانت الأمواج تعمل أساساً على ضخ مياه دافئة في المنطقة الباردة بسرعة أكبر مما يمكن للغلاف الجوي تبريدها به.

كما كشفت الدراسة أن هذا الدفء لم يكن غطاءً موحداً، بل كان حزمة حرارية محددة ومركزة. فقد كانت الأمواج أكثر فعالية في تدفئة المياه شمال وجنوب خط الاستواء مباشرة، مما خلق منطقة انخفض فيها الفرق في درجات الحرارة بين اللسان البارد والمياه المحيطة به. هذه العملية، المعروفة باسم "الادخال" (advection)، هي النقل الفيزيائي للحرارة بواسطة التيارات المتحركة. ووجد الباحثون أن الحركة الدوامية للأمواج كانت مسؤولة عن كل هذه التدفئة تقريباً، بينما لعبت التيارات الخلفية المستقرة دوراً ثانوياً جداً. أما الحركة الرأسية للمياه، التي تجلب عادةً المياه الباردة من الأعماق، فقد وُجد أنها ضئيلة في هذا السياق المحدد، مما سلط الضوء أكثر على أن الاضطراب الأفقي كان القوة المهيمنة.

تقدم هذه النتائج تفسيراً واضحاً لسبب فشل "اللا نينيا" لعام 2024 في الظهور كما كان متوقعاً. فقد عمل النشاط المكثف لأمواج عدم الاستقرار المدارية خلال صيف عام 2024 كحاجز ديناميكي، يقوم باستمرار بتزويد اللسان البارد بمياه دافئة. وقد تضافر هذه الآلية مع عوامل أخرى معروفة، مثل أنماط الرياح، لخلق سيناريو رفض فيه المحيط أن يبرد. ويؤكد البحث أن هذه الأمواج ليست مجرد تموجات طفيفة على السطح، بل هي عوامل قوية لتغيير المناخ يمكنها تغيير توقيت وقوة الأحداث الجوية الكبرى. ومن خلال تحديد كمية الحرارة التي نقلتها هذه الأمواج بدقة، توفر الدراسة قطعة جديدة من اللغز للتنبؤ بالتحولات المناخية المستقبلية، مظهرةً أن اضطراب المحيط الداخلي يمكنه أحياناً أن يتجاوز إشارات الغلاف الجوي.

كما تسلط الدراسة الضوء على القيود التي تواجه نماذج المناخ الحالية. فالعديد من النماذج القياسية تستخدم دقة منخفضة جداً بحيث لا يمكنها رؤية هذه الأمواج بوضوح، مما يعني أنها قد تغفل تأثير التدفئة الحاسم هذا تماماً. وقد استخدم الباحثون نموذجاً عالي الدقة يمكنه التقاط هذه الأمواج، مما سمح لهم برؤية الحجم الحقيقي لنقل الحرارة. وبدون هذا المستوى من التفاصيل، كان من المرجح أن تخطئ التوقعات لعام 2024 الهدف، بافتراض اتجاه نحو التبريد كان ديناميكيات المحيط نفسه تحاربها بنشاط. وهذا يشير إلى أنه من أجل التنبؤ بدقة بمستقبل "النينيو" و"اللا نينيا"، يجب على العلماء مراعاة هذه الأمواج متوسطة المقياس، التي تعمل على نطاق أصغر من الأنماط المناخية الكبيرة ولكن بتأثير هائل على النتيجة.

وفي النهاية، ترسم الورقة صورة لنظام محيطي ديناميكي ذاتي التنظيم، حيث تلعب اضطرابات المياه دوراً حاسماً في المناخ العالمي. لم يكن حدث عام 2024 شذوذاً كسر القواعد، بل كان دليلاً على كيفية تدخل الآلات الداخلية للمحيط لتأخير التحول الموسمي. لقد أثبتت أمواج عدم الاستقرار المدارية، التي غالباً ما يتم تجاهلها في النقاشات المناخية الواسعة، أنها العامل الرئيسي الذي حافظ على دفء المحيط الهادئ الاستوائي، مما أدى فعلياً إلى حجز المياه الباردة لـ "اللا نينيا". يغير هذا الاستبصار كيفية رؤية العلماء للانتقال بين المراحل المناخية، مؤكداً أن المحيط ليس مجرد متلقٍ سلبي للتغيرات الجوية، بل هو مشارك نشط يمكنه إعادة تشكيل المشهد المناخي من الداخل.