Why observed tropical-cyclone inner-core rain trends oppose model projections: perspectives from ERA5

تُعد الأعاصير المدارية من أقوى المحركات الطبيعية، حيث تُحرك مياه المحيطات والسماء لتسقط بعضاً من أكثر الأمطار تدميراً على وجه الأرض. وبينما تشتهر هذه العواصف برياحها، فإن الهطولات المطرية الغزيرة المتركزة بالقرب من مراكزها هي التي تتسبب غالباً في أكثر الفيضانات والانهيارات الأرضية كارثية. لقد أدرك العلماء منذ زمن طويل أنه مع ارتفاع حرارة الكوكب، يمكن للغلاف الجوي أن يحمل المزيد من الرطوبة، تماماً كما يتمدد الإسفنج عند تسخينه. ويشير هذا المبدأ الفيزيائي إلى أنه كلما أصبح المناخ أكثر حرارة، ستكون هذه العواصف قادرة على إنتاج أمطار أكثر. وتتوقع النماذج الحاسوبية، التي تحاكي فيزياء غلافنا الجوي، باستمرار أن معدلات هطول الأمطار في قلب هذه العواصف ستزداد بشكل كبير مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية.

ومع ذلك، ظهر تناقض محير عندما نظر العلماء إلى ما يحدث فعلياً في الوقت الراهن. فخلال العقدين الماضيين، أظهرت ملاحظات الأقمار الصناعية قصة مختلفة: إذ كانت الأمطار التي تسقط في القلوب الداخلية للأعاصير المدارية تصبح أخف، وليس أثقل. هذه الفجوة بين ما تتوقعه النماذج لعالم دافئ وما تراه الأقمار الصناعية في الوقت الحاضل خلقت تحدياً جوهرياً لعلوم المناخ. فإذا كان العالم الحقيقي يتصرف بشكل مختلف عما تقترحه النماذج، فإن ذلك يثير تساؤلات صعبة حول مدى قدرتنا على الثقة في التوقعات المستقبلية لمخاطر الفيضانات. ولحل هذا اللغز، لجأ الباحثون إلى سجل رقمي ضخم لطقس كوكبنا عبر التاريخ لفهم سبب تحرك الاتجاهات المرصودة في الاتجاه المعاكس للتوقعات.

بدأ الباحثون بمقارنة سجلين متميزين لسلوك الأعاصي المدارية على مدار العشرين عاماً الماضية. يأتي أحد السجلين من الأقمار الصناعية التي تقيس هطول الأمطار بشكل مباشر، بينما يأتي الآخر من إعادة بناء حاسوبية متطورة للغلاف الجوي تُعرف باسم "إعادة التحليل" (reanalysis)، والتي تمزج بيانات الطقس التاريخية مع نماذج التنبؤ الحديثة. كشف بيانات الأقمار الصناعية عن انخفاض واضح في شدة الأمطار المتساقطة بالقرب من مراكز العواصف، بنسبة انخفضت بمقدار ملموس في كل عقد. وفي المقابل، أظهرت إعادة البناء الحاسوبية زيادة في معدلات هطول الأمطار خلال الفترة نفسها، بما يتماشى مع الاتجاه الذي توقعته النماذج المناخية. هذا التباين يعني أن شيئاً جوهرياً يحدث في العالم الحقيقي لا تلتقطه النماذج، أو أن النماذج تتفاعل مع الاحترار بطريقة لم يشهدها المناخ الحالي بالكامل بعد.

وللكشف عن السبب، استقصى الفريق المكونات الفيزيائية المحددة التي تتحكم في كمية الأمطار التي تنتجها العاصفة. بحثوا في عوامل مثل سرعة رياح العاصفة، وحجم عينها المركزية، وكمية الرطوبة في الهواء، واستقرار الغلاف الجوي، الذي يعمل كغطاء يمكنه كبح التيارات الهوائية الصاعدة. ومن خلال إجراء اختبارات إحصائية معقدة عزلت كل عامل، اكتشفوا أن الغلاف الجوي قد أصبح بالفعل أكثر استقراراً على مدار العقدين الماضيين، مما جعله يعمل كعامل كابح يصعّب عملية تشكل المطر. وكان هذا التأثير المثبط قوياً بما يكفي لمواجهة الزيادة المحتملة في هطول الأمطار الناتجة عن جو أكثر دفئاً ورطوبة.

يكمن الاختلاف الحاسم في كيفية تغير العواصف نفسها. فقد أظهرت ملاحظات الأقود الصناعية أن الأعاصي المدارية في العالم الحقيقي لم تكن تزداد قوة في السنوات الأخيرة؛ بل في الواقع، أظهرت سرعات رياحها القصوى اتجاهاً نحو الانخفاض الطفيف. علاوة على ذلك، توسعت هذه العواصف، حيث نما نصف قطر رياحها الأقوى. والعاصفة الأوسع توزع طاقتها على مساحة أكبر، مما يضعف التيارات الصاعدة الشديدة اللازمة لإنتاج أمطار غزيرة في المركز. ومع ذلك، قامت إعادة البناء الحاسوبية بمحاكاة عالم تصبح فيه العواصف أقوى وتتقلص فيه مجالات رياحها، مما يؤدي طبيعياً إلى هطول أمطار أكثر كثافة. ولأن العواصف الحقيقية لم تكن تشتد بل كانت تتوسع في الواقع، فإن الزيادة في الأمطار المدفوعة بالرطوبة لم تتحقق أبداً. بدلاً من ذلك، هيمنت التغيرات الفيزيائية في هيكل العواصف واستقرار الغلاف الجوي، مما أدى إلى انخفاض هطول الأمطار الملحوظ.

تخلص الدراسة إلى أن الخلاف بين الملاحظات والنماذج ليس فشلاً في الفيزياء الأساسية، بل هو انعكاس لاختلاف المقاييس الزمنية والقدرات. فالنماذج مصممة عادة لإظهار ما يحدث في ظل احترار كبير، حيث يتغلب الارتفاع في رطوبة الغلاف الجوي في النهاية على التأثيرات المثبطة للاستقرار. أما في الماضي القريب، فقد كان الاحترار متواضعاً للغاية بحيث لم يحفز هذه الطفرة في الرطوبة. وبدلاً من ذلك، أخذ التباين الطبيعي في شدة العواصف وهيكلها زمام المبادرة، مما دفع معدلات هطول الأمطار نحو الانخفاض. وتؤكد هذه النتيجة الأطر الفيزيائية المستخدمة في النماذج المناخية، مما يشير إلى أنه مع استمرار ارتفاع حرارة الكوكب وزيادة تأثير الرطوبة، فإن الزيادات المتوقعة في هطول الأمطار ستظهر على الأرجح. أما في الوقت الحالي، فإن الانخفاض الملحوظ هو نتيجة مؤقتة لسلوكيات معينة في العواصف والظروف الجوية التي لم يتم تجاوزها بعد من قبل اتجاه الاحترار الأوسع.